Die
Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Anordnung zur Halterung
eines optischen Elementes, insbesondere in einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage.
Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren sowie eine Anordnung zur
zuverlässigen
Halterung eines optischen Elementes in einer mikrolithographischen
Projektionsbelichtungsanlage, wobei die Einleitung von mechanischen
Spannungen in das betreffende optische Element zumindest weitgehend
vermieden wird. Die Erfindung ist insbesondere zur Halterung einer
Stabanordnung in der Beleuchtungseinrichtung einer mikrolithographischen
Projektionsbelichtungsanlage vorteilhaft einsetzbar. Die Erfindung
ist jedoch auf diese Anwendung nicht beschränkt, sondern ganz allgemein
zur möglichst
spannungsarmen Halterung bzw. Fassung beliebiger optischer Elemente
geeignet.The
The invention relates to a method and an arrangement for mounting
an optical element, in particular in a microlithographic projection exposure apparatus.
In particular, the invention relates to a method and an arrangement for
reliable
Mounting of an optical element in a microlithographic
Projection exposure machine, the introduction of mechanical
Strains in the relevant optical element at least largely
is avoided. The invention is in particular for holding a
Bar arrangement in the illumination device of a microlithographic
Projection exposure system advantageously used. The invention
However, it is not limited to this application, but quite generally
as possible
Low-voltage holder or socket of any optical elements
suitable.
Ein
generelles Problem bei der Halterung optischer Komponenten in einer
mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage bildet häufig die
in dem Material der jeweiligen optischen Elemente durch Fassungskomponenten
induzierte Spannungsdoppelbrechung, da diese zu einer polarisationsbeeinflussenden
Wirkung des jeweiligen Materials und infolgedessen – bezüglich des
hindurch tretenden Lichtes – zu
einer unerwünschten
Veränderung
der ursprünglich
(d. h. vor Eintritt in das jeweilige optische Element) vorhandenen
Polarisationsverteilung fuhrt.One
general problem with the mounting of optical components in one
Microlithographic projection exposure equipment often forms the
in the material of the respective optical elements by socket components
Induced stress birefringence, as these polarization-influencing
Effect of the respective material and consequently - regarding the
passing light - to
an undesirable
change
the original one
(i.e., before entry into the respective optical element)
Polarization distribution leads.
Die
zuvor beschriebene Situation besteht insbesondere bei einer Stabanordnung,
wie sie als Lichtmischeinrichtung in der Beleuchtungseinrichtung
einer Projektionsbelichtungsanlage eingesetzt wird, um bei Durchstrahlung
der Stabanordnung mit dem Beleuchtungslicht infolge von an den Stabmantelflächen auftretenden
Totalreflexionen eine weitgehend homogene Lichtdurchmischung zu
erreichen.The
the situation described above exists in particular with a rod arrangement,
as a light mixing device in the lighting device
a projection exposure system is used to radiation
the rod assembly with the illumination light as a result of occurring at the Stabmantelflächen
Total reflections a largely homogeneous light mixing
to reach.
Zur
Halterung einer solchen Stabanordnung, die i. d. R. aus einem einzelnen
Stab oder aus zwei Teilstäben
aus einem für
das Beleuchtungslicht transparenten Material besteht (bei in der
Mikrolithographie typischen Arbeitswellenlängen von weniger als 250 nm
also beispielsweise aus synthetischem Quarzglas (SiO2)
oder Kalziumfluorid (CaF2)) wird herkömmlicherweise
z. B. eine Haltevorrichtung nach dem in 8a–b gezeigten
Prinzip verwendet. Hierbei wird der im dargestellten Beispiel aus
zwei Teilstäben 810 und 820 bestehende
Integratorstab über aus
Stahl gefertigte Klemmstücke 801 bzw. 802,
welche an den Stabmantelflächen
an geeigneten Positionen anliegen, mit Druckkräften F1 bzw.
F2 beaufschlagt. Dabei sind im Beispiel
von 8 die innen liegenden Klemmstücke 801 (d. h. die
im Bereich der Lichtaustrittsfläche
des ersten Teilstabes 810 und die im Bereich der Lichteintrittsfläche des
zweiten Teilstabes 820 angeordneten Klemmstücke) über so genannte
Festlager 803 (in 8 lediglich
schematisch angedeutet) gehalten, und die außen liegenden Klemmstücke 802 (d.
h. die im Bereich der Lichteintrittsfläche des ersten Teilstabes 810 und
die im Bereich der Lichtaustrittsfläche des zweiten Teilstabes 820 angeordneten
Klemmstücke) über so genannte Loslager 804 (in 8 ebenfalls
lediglich schematisch angedeutet) gehalten, wobei letztgenannte
Loslager 804 im Gegensatz zu den Festlagern 803 noch eine
Bewegung in Stablängsrichtung
(d. h. in z-Richtung im eingezeichneten Koordinatensystem) zur Erzielung
einer thermischen Entkopplung ermöglichen.For holding such a rod assembly, which usually consists of a single rod or of two sub-rods made of a material that is transparent to the illumination light (at typical in microlithography working wavelengths of less than 250 nm, for example, synthetic quartz glass (SiO 2 ) or calcium fluoride ( CaF 2 )) is conventionally z. B. a holding device according to the in 8a -B shown used principle. Here, in the example shown, two partial bars 810 and 820 existing integrator rod over steel made clamping pieces 801 respectively. 802 , which bear against the rod lateral surfaces at suitable positions, subjected to compressive forces F 1 and F 2 . These are in the example of 8th the internal clamping pieces 801 (ie, in the region of the light exit surface of the first partial rod 810 and in the region of the light entry surface of the second partial rod 820 arranged clamping pieces) on so-called fixed bearing 803 (in 8th only schematically indicated) held, and the outer clamping pieces 802 (ie, in the region of the light entry surface of the first partial rod 810 and in the region of the light exit surface of the second partial rod 820 arranged clamping pieces) via so-called floating bearing 804 (in 8th also indicated only schematically), the latter floating bearing 804 in contrast to the fixed camps 803 still allow a movement in rod longitudinal direction (ie in the z direction in the drawn coordinate system) to achieve a thermal decoupling.
Da
Lichteintritts- und Lichtaustrittsfläche jedes der beiden Teilstäbe 810 und 820 optische
Bereiche darstellen, welche im Wesentlichen vollständig lichtdurchlässig sein
müssen,
können
in diesen Bereichen keine mechanischen Bauteile angebracht werden,
um die Bewegung der Teilstäbe 810 und 820 in
z-Richtung zu begrenzen.
Die Fixierung der Teilstäbe 810 und 820 in
z-Richtung erfolgt somit lediglich über die zwischen den Klemmstücken 801 und dem
Integratorstabmaterial bestehende Haftreibung. Unter Berücksichtigung
des zwischen dem Material der Klemmstücke 801, 802 (Stahl)
und dem Material der Teilstäbe
(CaF2 oder SiO2)
geltenden Haftreibungskoeffizienten im Bereich von etwa 0.1 bis
0.2 sind für
eine zuverlässige
Fixierung typischerweise Druckkräfte
F1 und F2 in der
Größenordnung
von mehr als 300 N erforderlich, was zur Einleitung relativ starker
mechanischer Spannungen und zur Erzeugung einer unerwünschten
Spannungsdoppelbrechung in dem Stabmaterial führt.Since light entrance and light exit surface of each of the two partial rods 810 and 820 represent optical areas, which must be substantially completely translucent, in these areas no mechanical components can be attached to the movement of the partial bars 810 and 820 to limit in z direction. The fixation of the partial rods 810 and 820 in the z-direction thus takes place only on the between the clamping pieces 801 and the integrator rod material existing stiction. Taking into account the between the material of the clamping pieces 801 . 802 (Steel) and the material of the partial rods (CaF 2 or SiO 2 ) static friction coefficients in the range of about 0.1 to 0.2 are required for a reliable fixation typically compressive forces F 1 and F 2 in the order of more than 300 N, which is relatively small for initiation strong mechanical stresses and produces an undesirable birefringence in the bar material.
Um
eine Halterung ohne die vorstehend beschriebene Erzeugung von senkrecht
zur Stablängsrichtung
wirkenden Druckkräften
zu erzielen, ist ferner auch eine Kleberlösung denkbar, welche jedoch mangels
Verfügbarkeit
von gegenüber
der im Betrieb der Beleuchtungseinrichtung als Beleuchtungslicht verwendeten
ultravioletten elektromagnetischen Strahlung beständigen Klebern
weitere Schutzmaßnahmen
(in Form des Auftragens einer Kleberschutzschicht oder dergleichen
auf die Teilstäbe)
erfordert und somit den fertigungstechnischen Aufwand infolge des
mit einer entsprechenden Beschichtung der Teilstäbe verbundenen zusätzlichen
Prozessschrittes erhöht.Around
a holder without the above-described generation of vertical
to the rod longitudinal direction
acting compressive forces
To achieve, an adhesive solution is also conceivable, which, however, for lack of
Availability
from opposite
used in the operation of the lighting device as the illumination light
ultraviolet electromagnetic radiation resistant adhesives
further protective measures
(In the form of applying an adhesive protective layer or the like
on the part bars)
requires and thus the manufacturing effort due to the
additional associated with a corresponding coating of the part bars
Process step increased.
Vor
dem obigen Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
ein Verfahren sowie eine Anordnung zur Halterung eines optischen Elementes,
insbesondere in einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage,
bereitzustellen, welche eine zuverlässige Halterung bei zumindest weitgehender
Vermeidung einer Einleitung von mechanischen Spannungen in das betreffende
optische Element ermöglichen.In front
In the above background, it is an object of the present invention to
a method and an arrangement for holding an optical element,
especially in a microlithographic projection exposure apparatus,
provide, which is a reliable support at least largely
Avoidance of introduction of mechanical stresses in the relevant
enable optical element.
Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst.This task is characterized by the characteristics of independent claims solved.
Ein
erfindungsgemäßes Verfahren
zum Verbinden eines kristallinen optischen Elementes mit wenigstens
einem Halterungselement, welches zum Fixieren des kristallinen optischen
Elementes mit einer Haltekraft beaufschlagbar ist, ist dadurch gekennzeichnet,
dass ein Halterungselement verwendet wird, welches aus dem gleichen
Kristallmaterial wie das zu fixierende kristalline optische Element hergestellt
ist und die gleiche Kristallorientierung wie das kristalline optische
Element aufweist, wobei dieses Halterungselement an dem zu fixierenden
kristallinen optischen Element angesprengt wird.One
inventive method
for connecting a crystalline optical element with at least
a holding element, which is used to fix the crystalline optical
Element is acted upon by a holding force is characterized in that
that a holding element is used which consists of the same
Crystal material prepared as the crystalline optical element to be fixed
is and the same crystal orientation as the crystalline optical
Element, wherein this support member to be fixed to the
crystalline optical element is sprinkled.
Infolge
der erfindungsgemäßen Ansprengung
von wenigstens einem kristallinen Halterungselement an dem zu fixierenden
kristallinen optischen Element wird die Möglichkeit geschaffen, etwaige weitere
für das
Angreifen einer mechanischen Haltevorrichtung notwendigen Präparationsschritte
vor dem Ansprengen an dem Halterungselement durchzuführen, so
dass das zu fixierende optische Element insoweit keinem weiteren
Prozessschritt unterzogen werden muss.As a result
the Ansprengung invention
of at least one crystalline support member to be fixed to the
crystalline optical element creates the possibility of any further
for the
Attacking a mechanical holding device necessary preparation steps
before wringing to perform on the support member, so
that to be fixed optical element so far no further
Process step must be subjected.
Derartige
Präparationsschritte
können
beispielsweise die für
eine Klebeverbindung im Falle von Arbeitswellenlängen im UV-Bereich erforderliche Aufbringung einer
Kleberschutzschicht oder auch andere mechanische Bearbeitungsschritte
wie z. B. das Einarbeiten einer geeigneten mechanischen Oberflächenstruktur
zur Ermöglichung
des (kleberfreien) Angreifens einer Haltevorrichtung umfassen, wie
im Weiteren noch erläutert
wird. Die Wahl der gleichen Kristallorientierung zwischen dem zu
fixierenden optischen Element und dem Halterungselement hat dabei
zum einen eine besonders gute Haftung der jeweiligen beim Ansprengen
aneinander gefügten
Kristallebenen zur Folge. Zum anderen wird eine besonders hohe thermische
Beständigkeit
der zwischen den Komponenten hergestellten Verbindung erreicht, da
die thermischen Ausdehnungskoeffizienten, welche grundsätzlich mit
der Kristallorientierung variieren, übereinstimmen.such
preparation steps
can
for example, the for
an adhesive bond in the case of working wavelengths in the UV range required application of a
Adhesive protection layer or other mechanical processing steps
such as As the incorporation of a suitable mechanical surface structure
to enable
the (adhesive-free) engaging a holding device, such as
explained below
becomes. The choice of the same crystal orientation between that too
fixing optical element and the support member has
on the one hand a particularly good adhesion of the respective when wringing
joined together
Crystal planes result. On the other hand, a particularly high thermal
resistance
reaches the connection established between the components, since
the thermal expansion coefficients, which in principle with
the crystal orientation vary, agree.
Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform ist
das zu fixierende kristalline optische Element ein Stab einer Beleuchtungseinrichtung
einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage. Hierbei ist
die erfindungsgemäße Lösung insofern
besonders vorteilhaft, als – ohne
dass insoweit zusätzliche
Prozessschritte bei der Vorbereitung des Stabes etwa hinsichtlich
der Aufbringung einer Kleberschutzschicht erforderlich sind, da
derartige Maßnahmen unmittelbar
an dem Halterungselement noch vor der erfindungsgemäßen Ansprengung
vorgenommen werden können-
eine Möglichkeit
geschaffen wird, über
das bzw. die an dem Stab angebrachten Halterungselement(e) eine
zuverlässige
Fixierung des Stabes in dessen Längsrichtung
im Wege des Angreifens einer entsprechenden Klemmvorrichtung an dem
jeweiligen Halterungselement und/oder einem an diesem fixierten
weiteren, typischerweise metallischen Klemmelement zu erreichen.
Dies hat wiederum zur Folge, dass zur Fixierung des Stabes in dessen
Längsrichtung
keine Druckkräfte
quer zur Längsrichtung
des Stabes (zur Ausnutzung der zuvor beschriebenen Haftreibung)
ausgeübt
werden müssen und
demzufolge die mit derartigen Druckkräften einhergehende Einleitung
unerwünschter
mechanischer Spannung bzw. die Erzeugung von Spannungsdoppelbrechung
vermieden werden kann.According to one
preferred embodiment
the crystalline optical element to be fixed a rod of a lighting device
a microlithographic projection exposure apparatus. Here is
the inventive solution insofar
especially advantageous, as - without
that in this respect additional
Process steps in the preparation of the rod about regarding
the application of an adhesive protective layer are required since
such measures directly
on the support element before the inventive Ansprengung
can be made
a possibility
is created over
the attached to the rod support member (s) a
reliable
Fixation of the rod in its longitudinal direction
by engaging a corresponding clamping device on the
respective support member and / or one fixed to this
to reach other, typically metallic clamping element.
This in turn means that the fixation of the rod in the
longitudinal direction
no pressure forces
transverse to the longitudinal direction
of the rod (to use the above-described static friction)
exercised
have to be and
hence the introduction associated with such compressive forces
undesirable
mechanical stress or the generation of stress birefringence
can be avoided.
Die
Erfindung ist jedoch nicht auf die Fixierung eines Stabes einer
Beleuchtungseinrichtung einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage
beschränkt,
sondern ganz allgemein zur möglichst
spannungsarmen Halterung bzw. Fassung beliebiger kristalliner optischer
Elemente geeignet.The
However, the invention is not based on the fixation of a rod
Illumination device of a microlithographic projection exposure apparatus
limited,
but in general as possible
Low-voltage holder or socket of any crystalline optical
Suitable elements.
Eine
vorteilhafte Ausführungsform
stellt beispielsweise die Halterung einer kristallinen Linse in einer
Beleuchtungseinrichtung oder einem Projektionsobjektiv einer mikrolithographischen
Projektionsbelichtungsanlage dar, wobei diese Linse z. B. aus Kalziumfluorid
(CaF2) oder einem anderen, bei den verwendeten
Arbeitswellenlängen
von typischerweise weniger als 250 nm hinreichend transparenten kristallinen
Material hergestellt sein kann. Bevorzugte Einsatzorte einer solchen
Kristalllinse liegen am Eingang der Beleuchtungseinrichtung (z.
B. kann die Kristalllinse eine der in Lichtausbreitungsrichtung ersten
drei Linsen der Beleuchtungseinrichtung sein) oder am Ende des Projektionsobjektivs
(z. B. kann die Kristalllinse die bildebenenseitig letzte Linse
des Projektionsobjektivs sein), da sich an solchen Orten mit relativ
hoher Strahlenbelastung die Herstellung der Linse aus Kristallmaterial
und die infolgedessen in Vergleich zu Quarzglas wesentlich geringere
Materialschädigung
z. B. durch Kompaktierung besonders vorteilhaft auswirkt. Im Hinblick
auf die zum Ansprengen erforderlichen ebenen Flächen ist jeweils eine Kris talllinse
zu verwenden, die einen Fassungsbund (d. h. einen zylindrischen
Randflächenbereich)
aufweist.An advantageous embodiment, for example, the holder of a crystalline lens in a lighting device or a projection lens of a microlithographic projection exposure system, said lens z. Example of calcium fluoride (CaF 2 ) or another, at the operating wavelengths used typically less than 250 nm sufficiently transparent crystalline material can be made. Preferred locations of such a crystalline lens are located at the entrance of the illumination device (eg, the crystalline lens may be one of the first three lenses of the illumination device in the light propagation direction) or at the end of the projection objective (eg, the crystalline lens may be the last lens of the projection objective) , Since in such places with relatively high radiation exposure, the production of the lens of crystal material and consequently significantly lower material damage in comparison to quartz glass z. B. particularly advantageous by compaction. With regard to the required for wringing flat surfaces is always a Kris talllinse to use, which has a socket collar (ie, a cylindrical edge surface area).
Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform wird
das wenigstens eine Halterungselement vor dem Ansprengen mit einer
gegenüber
ultravioletter elektromagnetischer Strahlung beständigen Kleberschutzschicht
versehen, wodurch wie zuvor erläutert die
Möglichkeit
einer unter Bestrahlung mit UV-Licht und somit unter typischen Einsatzbedingungen
im Mikrolithographieprozess stabile Klebeverbindung zwecks Ermöglichung
des Angreifens einer Haltevorrichtung ohne die Einleitung problematischer
Druckkräfte
geschaffen wird.According to one
preferred embodiment
the at least one holding element before wringing with a
across from
Ultraviolet electromagnetic radiation resistant adhesive protection layer
provided, as previously explained the
possibility
one under irradiation with UV light and thus under typical conditions of use
in the microlithography process stable adhesive bond for the purpose of enabling
Attacking a fixture without the introduction more problematic
compressive forces
is created.
Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform wird
auf das wenigstens eine Halterungselement nach dem Ansprengen ein
weiteres, vorzugsweise metallisches Element zur Ermöglichung
des Angreifens einer Haltevorrichtung aufgeklebt, wodurch eine besonders
stabile Halterungsmöglichkeit über an dem
betreffenden weiteren Element angreifende Klemmkräfte, die
parallel zur Stablängsrichtung
wirken und keine nennenswerten mechanischen Spannungen in den Stab
einleiten, geschaffen wird. Der nach dem Ansprengen erfolgende Klebeschritt
hat den weiteren Vorteil, dass etwaige beim Ansprengen infolge der
Anpassung des Halterungselementes an die Oberfläche des zu fixierenden optischen
Elementes sich in dem Halterungselement ergebende Durchbiegungen
im Klebeschritt mit Kleber aufgefüllt werden können.According to a preferred embodiment a further, preferably metallic element is glued to the at least one support element after wringing to enable the engagement of a holding device, whereby a particularly stable support possibility acting on the respective further element clamping forces acting parallel to the rod longitudinal direction and no significant mechanical stresses in the rod initiate, is created. The bonding step carried out after wringing has the further advantage that any deflections in the bonding step resulting from wetting due to the adaptation of the retaining element to the surface of the optical element to be fixed can be filled with adhesive in the retaining element.
Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform wird
das wenigstens eine Halterungselement vor dem Ansprengen mit einer
hochreflektierenden Schicht versehen. Dabei erfolgt gemäß einer
Ausführungsform
das Ansprengen derart, dass die hochreflektierende Schicht nach
dem Ansprengen auf der dem kristallinen optischen Element zugewandten Seite
des Halterungselementes angeordnet ist. Diese Ausgestaltung hat
etwa im Falle der bevorzugten, zuvor beschriebenen Anwendung der
Erfindung auf die Halterung einer Stabanordnung den Vorteil, dass die
beim Lichttransport über
die Stabanordnung auftretenden Totalreflexionen jeweils im Wesentlichen
in der gleichen Ebene wie ohne die erfindungsgemäße Ausbildung der Haltevorrichtung
stattfinden, da die einzelnen Lichtstrahlen bereits von der hochreflektierenden
Schicht reflektiert werden und nicht zunächst in das kristalline Material
der Haltevorrichtung eindringen müssen, um an dessen Außenseite
reflektiert zu werden.According to one
preferred embodiment
the at least one holding element before wringing with a
provided highly reflective layer. This is done according to a
embodiment
the wringing such that the highly reflective layer after
the wringing on the side facing the crystalline optical element
of the support element is arranged. This embodiment has
for example in the case of the preferred, previously described application of
Invention on the support of a bar assembly has the advantage that the
when transporting light over
the rod assembly occurring total reflections each substantially
in the same plane as without the inventive design of the holding device
take place, since the individual rays of light already from the highly reflecting
Layer are reflected and not first in the crystalline material
the holding device must penetrate to the outside
to be reflected.
Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
erfolgt das Ansprengen derart, dass die hochreflektierende Schicht
nach dem Ansprengen auf der dem kristallinen optischen Element abgewandten
Seite des Halterungselementes angeordnet ist. Bei dieser Ausgestaltung
erfolgen in der vorstehend beschriebenen Anwendung zwar die Totalreflexionen
erst nach Durchgang des Lichtes durch das kristalline Material der
Haltevorrichtung, es wird jedoch eine erhöhte Stabilität der Ansprengung
erreicht, da die hochreflektierende Schicht beim Ansprengvorgang nicht
hinderlich ist.According to one
another embodiment
the wringing is done such that the highly reflective layer
after wringing away on the crystalline optical element facing away
Side of the support member is arranged. In this embodiment
Although in the application described above, the total reflections
only after passage of the light through the crystalline material of the
Holding device, however, there is an increased stability of the Ansprengung
achieved, since the highly reflective layer during the Ansprengvorgang not
is a hindrance.
Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform wird
das wenigstens eine Halterungselement vor dem Ansprengen zumindest
bereichsweise mit einer SiO2-Schicht versehen,
wodurch eine weitere Verbesserung der Ansprengeigenschaften erreicht
werden kann.According to a preferred embodiment, the at least one holding element is provided at least in regions with an SiO 2 layer prior to wringing, whereby a further improvement of the wetting properties can be achieved.
Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform wird
das wenigstens eine Halterungselement vor dem Ansprengen an seiner
der Ansprengfläche
gegenüberliegenden
Oberfläche
mit wenigstens einer Vertiefung zur Ermöglichung des Eingreifens einer Halte rungsvorrichtung
versehen. Auf diese Weise wird ohne das Erfordernis eines Klebeprozesses
das Angreifen einer Halterungsvorrichtung an dem Halterungselement
ermöglicht,
wobei ebenfalls ohne zusätzliche
erforderliche Bearbeitung des zu fixierenden optischen Elementes
(insbesondere des Stabes) eine zuverlässige Fixierung bei Vermeidung
der Einleitung mechanischer Spannungen erreicht werden kann.According to one
preferred embodiment
the at least one retaining element before wringing on his
the Ansprengfläche
opposite
surface
with at least one recess for enabling the engagement of a holding device
Mistake. In this way, without the need for a gluing process
engaging a mounting device on the mounting element
allows
where also without additional
required processing of the optical element to be fixed
(especially the rod) a reliable fixation while avoiding
the introduction of mechanical stresses can be achieved.
Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform weisen
das zu fixierende kristalline optische Element und das wenigstens
eine Halterungselement jeweils eine im Wesentlichen stabförmige Geometrie
auf, wobei sämtliche
Seitenflächen
des zu fixierenden kristallinen optischen Elementes und des Halterungselementes
[100]-Kristallflächen
sind. Eine derartige Ausgestaltung ist etwa im Falle der Herstellung
des kristallinen optischen Elementes und des Halterungselementes
aus Kalziumfluorid (CaF2) infolge der vierzähligen Kristallsymmetrie
möglich.According to a preferred embodiment, the crystalline optical element to be fixed and the at least one support element each have a substantially rod-shaped geometry, wherein all side surfaces of the crystalline optical element to be fixed and the support element are [100] -crystal surfaces. Such a configuration is possible in the case of the production of the crystalline optical element and the support element made of calcium fluoride (CaF 2 ) as a result of the fourfold crystal symmetry.
Diese
zuletzt beschriebene Ausführung
ist insbesondere im Falle der erfindungsgemäßen Halterung eines oder mehrerer
Stäbe einer
Beleuchtungseinrichtung vorteilhaft, gleichwohl grundsätzlich aber
auch zur Halterung einer [100]-Linse anwendbar. Im Falle der erfindungsgemäßen Halterung
einer kristallinen Linse (z. B. aus CaF2)
ist es hingegen besonders vorteilhaft, wenn diese im [111]-Kristallschnitt
vorliegt. Eine [111]-CaF2-Linse weist eine
dreizählige
Symmetrie der Kristallstruktur auf, durch welche in 120°-Abständen in
Bezug auf den Azimutwinkel die geeigneten Auflagepunkte einer Halterung
mit Dreipunkt-Auflage definiert werden.This last-described embodiment is particularly advantageous in the case of the inventive holder of one or more rods of a lighting device, but basically also for holding a [100] lens applicable. In contrast, in the case of the inventive holder of a crystalline lens (eg of CaF 2 ), it is particularly advantageous if it is present in the [111] crystal section. A [111] CaF 2 lens has a threefold symmetry of the crystal structure which defines the appropriate support points of a three point support at 120 ° azimuthal angle.
Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform ist
das Kristallmaterial aus der Gruppe ausgewählt, welche Kalziumfluorid
(CaF2), kristallines Quarz (SiO2)
und Magnesiumfluorid (MgF2) enthält.According to a preferred embodiment, the crystal material is selected from the group consisting of calcium fluoride (CaF 2 ), crystalline quartz (SiO 2 ) and magnesium fluoride (MgF 2 ).
Die
Erfindung betrifft ferner eine mittels des zuvor beschriebenen Verfahrens
ausgebildete Anordnung zur Halterung eines kristallinen optischen Elementes.
Hinsichtlich vorteilhafter Ausgestaltungen und Vorteile der Anordnung
wird auf die vorstehenden Ausführungen
im Zusammenhang mit dem Verfahren verwiesen.The
The invention further relates to a method described above
formed arrangement for mounting a crystalline optical element.
With regard to advantageous embodiments and advantages of the arrangement
is based on the above
referenced in connection with the procedure.
Gemäß einem
weiteren Aspekt betrifft die Erfindung auch eine Stabanordnung für eine Beleuchtungseinrichtung
einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, wobei
die Stabanordnung wenigstens einen Stab aufweist, welcher zumindest bereichsweise
eine keilabschnittsförmige
Geometrie besitzt, wobei die Stabanordnung aus zwei entlang einer
vorgesehenen Lichtausbreitungsrichtung aufeinander folgend angeordneten
Teilstäben
zusammengesetzt ist, wobei diese Teilstäbe jeweils zumindest bereichsweise
eine keilabschnittsförmige
Geometrie besitzen, und wobei keilabschnittsförmige Bereiche der beiden Teilstäbe zueinander
entgegengesetzt ausgerichtet sind.According to a further aspect, the invention also relates to a bar arrangement for a lighting device of a microlithographic projection exposure apparatus, wherein the bar arrangement has at least one bar which at least partially has a wedge-segment-shaped geometry, wherein the bar arrangement consists of two along an intended light propagation direction Subsections arranged following each other sub-rods, these sub-rods each have at least partially a wedge-segment-shaped geometry, and wherein wedge-segment-shaped areas of the two sub-rods are aligned opposite to each other.
Gemäß einem
weiteren Aspekt betrifft die Erfindung auch eine Anordnung zur Halterung
eines optischen Elementes, insbesondere eines Stabes einer mikrolithographischen
Projektionsbelichtungsanlage, wobei die Anordnung eine Mehrzahl
von im Wesentlichen nadelförmigen
Halterungselementen aufweist. Vorzugsweise ist zumindest eine Teilzahl
der nadelförmigen
Halterungselemente selektiv mit einer Haltekraft beaufschlagbar.According to one
In another aspect, the invention also relates to an arrangement for mounting
an optical element, in particular a rod of a microlithographic
Projection exposure system, wherein the arrangement has a plurality
of substantially acicular
Has support elements. Preferably, at least one part number
the needle-shaped
Retaining elements selectively acted upon by a holding force.
Vorzugweise
sind die nadelförmigen
Halterungselemente zumindest an einer Teilfläche des optischen Elementes
mit einer Belegungsdichte im Bereich von 1 bis 100 cm–2 angeordnet.Preferably, the needle-shaped support members are arranged at least on a partial surface of the optical element with a coverage in the range of 1 to 100 cm -2 .
Gemäß einem
weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Anordnung zur Halterung
eines optischen Elementes, insbesondere eines Stabes einer mikrolithographischen
Projektionsbelichtungsanlage, wobei die Anordnung eine Gas- oder
Flüssigkeitslagerung,
vorzugsweise ein Luftlager, zur Halterung des optischen Elementes
aufweist.According to one
In another aspect, the invention relates to an arrangement for mounting
an optical element, in particular a rod of a microlithographic
Projection exposure system, wherein the arrangement is a gas or
Liquid storage,
preferably an air bearing, for holding the optical element
having.
Gemäß einem
weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Anordnung zur Halterung
eines optischen Elementes, insbesondere eines Stabes einer mikrolithographischen
Projektionsbelichtungsanlage, wobei das optische Element wenigstens
bereichsweise mit einer magnetischen Schicht versehen ist und die
Anordnung wenigstens einen Magneten zur Erzeugung einer magnetischen
Haltekraft auf das optische Element aufweist.According to one
In another aspect, the invention relates to an arrangement for mounting
an optical element, in particular a rod of a microlithographic
Projection exposure system, wherein the optical element at least
partially provided with a magnetic layer and the
Arrangement at least one magnet for generating a magnetic
Holding force on the optical element has.
Vorzugsweise
ist die magnetische Schicht wenigstens bereichsweise auf einer auf
dem optischen Element angeordneten reflektierenden Schicht aufgebracht.Preferably
the magnetic layer is at least partially on one
applied to the optical element arranged reflective layer.
Gemäß einem
weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Anordnung zur Halterung
eines optischen Elementes, insbesondere eines Stabes einer mikrolithographischen
Projektionsbelichtungsanlage, wobei das optische Element im Betrieb
zumindest bereichsweise mit gepulstem Licht durchstrahlt wird, und
wobei die Anordnung dazu ausgelegt ist, das optische Element während der
Durchstrahlung berührungsfrei
zu halten.According to one
In another aspect, the invention relates to an arrangement for mounting
an optical element, in particular a rod of a microlithographic
Projection exposure apparatus, wherein the optical element in operation
at least partially irradiated with pulsed light, and
wherein the assembly is adapted to the optical element during the
Radiation contactless
to keep.
Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform ist
das optische Element ein kristallines optisches Element, wobei es
vorzugsweise aus einem Kristallmaterial hergestellt ist, das aus
der Gruppe ausgewählt
ist, welche Kalziumfluorid (CaF2), kristallines Quarz
(SiO2) und Magnesiumfluorid (MgF2) enthält.According to a preferred embodiment, the optical element is a crystalline optical element, preferably made of a crystal material selected from the group consisting of calcium fluoride (CaF 2 ), crystalline quartz (SiO 2 ) and magnesium fluoride (MgF 2 ).
Weitere
Ausgestaltungen der Erfindung sind der Beschreibung sowie den Unteransprüchen zu entnehmen.Further
Embodiments of the invention are described in the description and the dependent claims.
Die
Erfindung wird nachstehend anhand bevorzugter Ausführungsformen
und unter Bezugnahme auf die beigefügten Abbildungen erläutert.The
Invention will be described below with reference to preferred embodiments
and with reference to the accompanying drawings.
Es
zeigen:It
demonstrate:
1a–b eine
erfindungsgemäße Anordnung
zur Halterung eines Stabes einer Beleuchtungseinrichtung gemäß einer
ersten Ausführungsform
(1a) sowie ein Flussdiagramm zur Erläuterung
des zur Ausbildung dieser Anordnung angewandten Verfahrens ( 1b); 1a B shows an arrangement according to the invention for holding a rod of a lighting device according to a first embodiment ( 1a ) as well as a flowchart for explaining the method used to form this arrangement ( 1b );
2a–b eine
erfindungsgemäße Anordnung
zur Halterung eines Stabes einer Beleuchtungseinrichtung gemäß einer
zweiten Ausführungsform
(2a) sowie ein Flussdiagramm zur Erläuterung
des zur Ausbildung dieser Anordnung angewandten Verfahrens ( 2b); 2a B shows an arrangement according to the invention for holding a rod of a lighting device according to a second embodiment ( 2a ) as well as a flowchart for explaining the method used to form this arrangement ( 2 B );
3a–b eine
erfindungsgemäße Anordnung
zur Halterung eines Integratorstabes einer Beleuchtungseinrichtung
gemäß einer
dritten Ausführungsform
( 3a) sowie ein Flussdiagramm zur Erläuterung
des zur Ausbildung dieser Anordnung angewandten Verfahrens (3b); 3a B shows an inventive arrangement for mounting an integrator rod of a lighting device according to a third embodiment ( 3a ) as well as a flowchart for explaining the method used to form this arrangement ( 3b );
4a–b eine
schematische Darstellung zur Erläuterung
einer weiteren Anwendung der Erfindung auf die Hal terung einer Linse,
wobei 4a eine Seitenansicht der Linse
und 4b eine Vorderansicht der Linse mit drei daran
angebrachten Halterungselementen zeigt; 4a -B is a schematic illustration for explaining a further application of the invention to the Hal sion of a lens, wherein 4a a side view of the lens and 4b shows a front view of the lens with three mounting elements attached thereto;
5 eine
schematische Darstellung eines in der erfindungsgemäßen Anordnung
von 1 und 2 verwendeten
Kalziumfluorid-Plättchens; 5 a schematic representation of a in the inventive arrangement of 1 and 2 used calcium fluoride platelets;
6a–b
eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung
zur Halterung einer Stabanordnung in Seitenansicht (6a)
und in Draufsicht (6b); 6a FIG. 1b shows a schematic representation of an arrangement according to the invention for holding a rod arrangement in side view (FIG. 6a ) and in plan view ( 6b );
7 ein
Diagramm zur Erläuterung
der Wirkungsweise der in 6 gezeigten Anordnungen hinsichtlich
der bei Lichteintritt- bzw. Lichtaustritt vorhandenen Strahlwinkel; 7 a diagram for explaining the operation of in 6 arrangements shown with respect to the existing at light entrance or light exit beam angle;
8a–b
eine schematische Darstellung einer Anordnung zur Halterung eines
Integratorstabes gemäß dem Stand
der Technik in Draufsicht (8a) und
in Seitenansicht (8b); 8a 1b is a schematic representation of an arrangement for holding an integrator rod according to the prior art in plan view (FIG. 8a ) and in side view ( 8b );
9a–b schematische
Darstellungen zur Erläuterung
einer Anordnung zur Halterung eines Integratorstabes gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung; 9a -B schematic representations for Explanation of an arrangement for mounting an integrator rod according to another aspect of the present invention;
10a–b
schematische Darstellungen zur Erläuterung einer Anordnung zur
Halterung eines Integratorstabes gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden
Erfindung; 10a -B are schematic diagrams for explaining an arrangement for mounting an integrator rod according to another aspect of the present invention;
11 eine
schematische Darstellung zur Erläuterung
einer Anordnung zur Halterung eines Integratorstabes gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung; 11 a schematic representation for explaining an arrangement for mounting an integrator rod according to another aspect of the present invention;
12a–d
schematische Darstellungen zur Erläuterung einer Halterung eines
Integratorstabes gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung; 12a -D are schematic diagrams for explaining a holder of an integrator rod according to another aspect of the present invention;
13 ein
Diagramm zur Erläuterung
der anhand von 12 beschriebenen Halterung;
und 13 a diagram for explaining the basis of 12 described holder; and
14 ein
Diagramm zur Erläuterung
einer alternativen Ausführungsform
zu der anhand von 12 beschriebenen Halterung. 14 a diagram for explaining an alternative embodiment to that of FIG 12 described holder.
Im
Folgenden wird unter Bezugnahme auf 1a und 1b die
erfindungsgemäße Ausbildung
einer Haltevorrichtung an einem optischen Element in Form eines
in einer Beleuchtungseinrichtung einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage
verwendeten Kalziumfluorid (CaF2)-Stabes erläutert. Dabei
zeigt 1a in schematischer Darstellung
den nach Durchführung
der einzelnen Prozessschritte gemäß dem Flussdiagramm von 1b mit
einer Haltevorrichtung versehenen Kalziumfluoridstab.The following is with reference to 1a and 1b explains the inventive construction of a holding device on an optical element in the form of a calcium fluoride (CaF 2 ) rod used in a lighting device of a microlithographic projection exposure apparatus. It shows 1a in a schematic representation after performing the individual process steps according to the flowchart of 1b with a holding device provided calcium fluoride rod.
Zur
Ausbildung einer Haltevorrichtung an dem Kalziumfluoridstab 100 werden
zunächst
in einem ersten Schritt S110 einzelne Halterungselemente 101 in
Form von Kalziumfluorid-Plättchen gefertigt. Diese
Kalziumfluorid-Plättchen
weisen jeweils wie in 5 dargestellt eine streifenförmige Geometrie
auf, wobei die einzelnen Abmessungen unter Bezugnahme auf 5 lediglich
beispielhaft D1 ≈ 30
mm, D2 ≈ 1,5
mm und D3 ≈ 1
mm betragen können.
Diese Kalziumfluorid-Plättchen 101 werden
mit gleicher Kristallorientierung wie der Kalziumfluorid-Stab 100 gefertigt.
Im Ausführungsbeispiel
bedeutet dies, dass bei dem Kalziumfluorid-Stab 100 ebenso
wie bei den einzelnen Kalziumfluorid-Plättchen 101 sämtliche sechs
Oberflächen
so genannte [100]-Flächen
sind, d. h. parallel zu einer [100]-Kristallebene liegen (was infolge
der vierzähligen
Symmetrie des Kalziumfluoridkristalls möglich ist). Die beiden einander
gegenüberliegenden,
breiteren Oberflächen 101a und 101b des
Kalziumfluorid-Plättchens
weisen außerdem eine
hohe Oberflächengüte auf (die „Passe" ist vorzugsweise
besser als λ/4)
und sind als randscharf polierte, in Bezug auf Kalziumfluorid ansprengfähige Oberflächen ausgebildet.To form a holding device on the calcium fluoride rod 100 First, in a first step S110 individual support elements 101 made in the form of calcium fluoride platelets. These calcium fluoride platelets are each as shown in FIG 5 illustrated a strip-shaped geometry, the individual dimensions with reference to 5 only by way of example D1 ≈ 30 mm, D2 ≈ 1.5 mm and D3 ≈ 1 mm can be. These calcium fluoride platelets 101 be with the same crystal orientation as the calcium fluoride rod 100 manufactured. In the exemplary embodiment, this means that in the calcium fluoride rod 100 as well as the individual calcium fluoride platelets 101 all six surfaces are so-called [100] faces, ie parallel to a [100] crystal plane (which is possible due to the quadrivalent symmetry of the calcium fluoride crystal). The two opposite, wider surfaces 101 and 101b The calcium fluoride plate also has a high surface quality (the "Passe" is preferably better than λ / 4) and are designed as sharply polished, with respect to calcium fluoride aufsprengfähige surfaces.
Im
nächsten
Schritt S120 wird auf die erste Oberfläche 101a der Kalziumfluorid-Plättchen 101 eine
hochreflektierende Schicht (HR-Schicht, Spiegelschicht) 102 aufgebracht,
deren Schichtdicke (ohne das die Erfindung hierauf beschränkt ist)
typischerweise im Bereich von 100 nm bis 500 nm liegen kann.In the next step S120 is on the first surface 101 the calcium fluoride platelets 101 a highly reflective layer (HR layer, mirror layer) 102 whose layer thickness (without which the invention is limited thereto) can typically be in the range from 100 nm to 500 nm.
Sodann
wird im nächsten
Schritt S130 auf die der HR-Schicht 102 gegenüberliegende
Oberfläche
der Kalziumfluorid-Plättchen 101 eine
Kleberschutzschicht 103 aufgebracht, die im Ausführungsbeispiel
aus Tantalpentoxid (Ta2O5)
besteht und deren typische Dicke, ohne das die Erfindung hierauf beschränkt ist,
beispielsweise im Bereich von 1 μm bis
10 μm liegen
kann. Weitere geeignete Schichtmaterialien sind beispielsweise Aluminium
(Al), Nickel (Ni), Chrom (Cr) sowie dielektrische Schichten.Then, in the next step, S130 is applied to the HR layer 102 opposite surface of the calcium fluoride platelets 101 an adhesive protection layer 103 applied, which consists in the embodiment of tantalum pentoxide (Ta 2 O 5 ) and their typical thickness, without which the invention is limited thereto, for example, may be in the range of 1 micron to 10 microns. Further suitable layer materials are, for example, aluminum (Al), nickel (Ni), chromium (Cr) and dielectric layers.
Im
nächsten
Schritt S140 werden die einzelnen Kalziumfluorid-Plättchen 101 mit
ihrer mit der HR-Schicht 102 belegten ers ten Oberfläche an geeigneten,
für die
Halterung vorgesehenen Positionen auf den Kalziumfluorid-Stab 100 aufgesprengt,
wobei sie sich i. d. R. im Wesentlichen selbsttätig an dem Stab fixieren bzw.
festsaugen.In the next step S140, the individual calcium fluoride platelets 101 with her with the HR layer 102 occupied ers th surface at suitable, intended for the holder positions on the calcium fluoride rod 100 blown up, whereby they usually fix themselves on the rod essentially self-absorbed or festsaugen.
Im
nächstes
Schritt wird auf die nunmehr noch freiliegende Kleberschutzschicht 103 mittels
eines Klebers 104 ein beliebiges geeignetes mechanisches
Element 105 (typischerweise aus Metall) aufgeklebt, womit
die in 1a schematisch gezeigte Anordnung
erhalten wird. Infolge der vorstehend beschriebenen Reihenfolge
der Prozessschritte S140 und S150 können sich die Kalziumfluorid-Plättchen 101 jeweils
beim Ansprengen an die Oberfläche
des Kalziumfluorid-Stabes anpassen, wobei etwaige, im Schritt S140
entstehende Durchbiegungen im anschließenden Schritt S150 mit Kleber 104 aufgefüllt werden
können.The next step is the now still exposed adhesive protective layer 103 by means of an adhesive 104 any suitable mechanical element 105 (typically made of metal) glued, bringing the in 1a schematically shown arrangement is obtained. As a result of the above-described sequence of process steps S140 and S150, the calcium fluoride platelets 101 in each case when wringing to the surface of the calcium fluoride rod adapt, with any resulting in step S140 deflections in the subsequent step S150 with adhesive 104 can be filled.
Bei
dieser in 1a gezeigten Anordnung kann
nun der Kalziumfluorid-Stab 100 mit einer beliebigen geeigneten
Klemmvorrichtung im Bezug auf die drei Raumrichtungen fixiert werden.
Da hierzu lediglich geringe, entlang der in 1a eingezeichneten
Pfeile wirkende Klemmkräfte
(typischerweise kleiner als 50 N) erforderlich sind, führt die
so ermöglichte
Halterung zu keinen signifikanten Verspannungen im Kalziumfluorid-Stab 100.At this in 1a The arrangement shown can now be the calcium fluoride rod 100 be fixed with any suitable clamping device with respect to the three spatial directions. Since this is only small, along the in 1a drawn arrows acting (typically less than 50 N) are required, the thus enabled holder leads to no significant tension in the calcium fluoride rod 100 ,
Ein
weiteres Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Ausbildung
einer Haltevorrichtung ist in 2a und 2b dargestellt.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel
werden zunächst
analog zu dem ersten Ausführungsbeispiel
in einem ersten Schritt S210 Kalziumfluorid-Plättchen in [100]-Orientierung
gefertigt und sodann in einem zweiten Schritt S220 mit einer HR-Schicht
versehen. Im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel erfolgt jedoch
in einem dritten Schritt S230 das Aufbringen einer Kleberschutzschicht 203 unmittelbar
auf der HR-Schicht 202. Sodann werden die Kalziumfluorid-Plättchen 201 mit
ihrer freiliegenden (d. h. der HR-Schicht 202 gegenüberliegenden)
Oberfläche
auf den Kalziumfluorid-Stab 200 aufgesprengt (Schritt S240).
Anschließend
wird in zum ersten Ausführungsbeispiel
analoger Weise ein beliebiges geeignetes mechanisches Element 205 mittels
eines Klebers 204 auf die Kleberschutzschicht 203 aufgeklebt
(Schritt S250).A further embodiment of the inventive design of a holding device is in 2a and 2 B shown. According to this exemplary embodiment, calcium fluoride platelets in [100] regions are first of all analogously to the first exemplary embodiment in a first step S210 made and then provided in a second step S220 with an HR layer. In contrast to the first embodiment, however, the application of an adhesive protective layer takes place in a third step S230 203 directly on the HR layer 202 , Then the calcium fluoride platelets 201 with their exposed (ie the HR layer 202 opposite) surface on the calcium fluoride rod 200 burst open (step S240). Subsequently, in the first embodiment analogous manner any suitable mechanical element 205 by means of an adhesive 204 on the adhesive protection layer 203 adhered (step S250).
Zur
Verbesserung der Ansprengeigenschaften können die Kalziumfluorid-Plättchen jeweils
mit einer dünnen
SiO2-Schicht bedampft werden.To improve the wetting properties, the calcium fluoride platelets can each be vapor-deposited with a thin SiO 2 layer.
Die
in 2a gezeigte Anordnung hat gegenüber der
Anordnung aus 1a den Vorteil, dass infolge
des unmittelbaren Kontakts zwischen dem Kalziumfluorid-Plättchen 201 und
dem Kalziumfluorid-Stab 200 eine besonders gute Beständigkeit
der Ansprengung erreicht werden kann. Hingegen hat die in 1 gezeigte Ausführung mit der zwischen dem
Kalziumfluorid-Stab 100 und dem jeweiligen Kalziumfluorid-Plättchen 101 angeordneten HR-Schicht 102 den
vorteilhaften Effekt, dass die stattfindenden Totalreflexionen im
Kalziumfluorid-Stab 100 in der gleichen Ebene wie ohne
die erfindungsgemäße Ausbildung
der Haltevorrichtung erfolgen, da die einzelnen Lichtstrahlen bereits
von der HR-Schicht 102 reflektiert werden und nicht zunächst in
das jeweilige Kalziumfluorid-Plättchen 101 eindringen
müssen,
um an dessen Außenseite
reflektiert zu werden.In the 2a shown arrangement has compared to the arrangement 1a the advantage that due to the immediate contact between the calcium fluoride platelets 201 and the calcium fluoride rod 200 a particularly good resistance of the Ansprengung can be achieved. On the other hand, the in 1 shown embodiment with the between the calcium fluoride rod 100 and the respective calcium fluoride plate 101 arranged HR layer 102 the advantageous effect that the total reflections taking place in the calcium fluoride rod 100 take place in the same plane as without the inventive design of the holding device, since the individual light beams already from the HR layer 102 be reflected and not first in the respective calcium fluoride platelets 101 must penetrate to be reflected on the outside.
Unter
Bezugnahme auf 3a und 3b wird
im Folgenden ein weiteres Ausführungsbeispiel der
erfindungsgemäßen Aufbringung
einer Haltevorrichtung an einem optischen Element in Form eines Kalziumfluorid-Stabes 300 erläutert, bei
welchem im Unterschied zu 1 und 2 auf einen Klebeschritt verzichtet werden
kann.With reference to 3a and 3b In the following, a further embodiment of the inventive application of a holding device to an optical element in the form of a calcium fluoride rod 300 explains in which, unlike 1 and 2 can be dispensed with an adhesive step.
Hierzu
werden zunächst
gemäß 3b Kalziumfluorid-Plättchen 301 in
analoger Weise zu den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen gefertigt
(Schritt S310), d. h. insbesondere mit gleicher Kristallorientierung
wie der mit der Haltevorrichtung zu versehende Kalziumfluorid-Stab 300.For this purpose, first according to 3b Calcium fluoride plates 301 manufactured in an analogous manner to the embodiments described above (step S310), ie in particular with the same crystal orientation as the to be provided with the holding device calcium fluoride rod 300 ,
Sodann
werden in einem nachfolgenden Verfahrensschritt S320 geeignete Oberflächenstrukturen
in Form von Vertiefungen, Rillen oder dergleichen in eine der beiden
gegenüberliegenden
breiten Flächen
(entsprechend der Fläche 101a in 5) eingearbeitet.
Diese Oberflächenstrukturen
bzw. Rillen dienen als Angreifpunkte für eine entsprechende Haltemechanik,
wie dies aus der schematischen Darstellung von 3a ersichtlich
ist.Then, in a subsequent method step S320, suitable surface structures in the form of depressions, grooves or the like in one of the two opposing broad surfaces (corresponding to the surface 101 in 5 ) incorporated. These surface structures or grooves serve as engagement points for a corresponding holding mechanism, as is apparent from the schematic representation of FIG 3a is apparent.
3a zeigt
von dieser Haltemechanik lediglich schematisch entsprechend angepasste
Halteelemente 302, welches in die Oberflächenstrukturen bzw.
Rillen des jeweiligen Kalziumfluorid-Plättchens 301 eingreifende
bzw. hiermit korrespondierende Vorsprünge 302a aufweist. 3a shows of this holding mechanism only schematically correspondingly adapted retaining elements 302 , which in the surface structures or grooves of the respective calcium fluoride platelets 301 engaging or corresponding projections 302a having.
Zur
Ausbildung der in 3a gezeigten Anordnung werden
gemäß 3b die
bereits mit den Oberflächenstrukturen
bzw. Rillen versehenen Kalziumfluorid-Plättchen 301 mit ihrer
diesen Oberflächenstrukturen
gegenüberliegenden,
planen Oberfläche
auf den Kalziumfluorid-Stab 300 aufgesprengt. Auf die so
erhaltene Anordnung kann das jeweilige mechanische Halteelement 302 mit
einer vergleichsweise geringen Kraft (vorzugsweise maximal 50 N) wie
durch die Pfeile in 3a gezeigt einwirken, wodurch
ein mechanisches Fixieren auch ohne Klebe schritt ermöglicht und
ein unerwünschtes
Verrutschen des Kalziumfluorid-Stabes 300 entlang seiner Längsrichtung
(d. h. in z-Richtung im eingezeichneten Koordinatensystem) verhindert
wird.To train the in 3a shown arrangement according to 3b the already provided with the surface structures or grooves calcium fluoride platelets 301 with their plane surface facing the surface of the calcium fluoride rod 300 blown open. On the arrangement thus obtained, the respective mechanical holding element 302 with a comparatively small force (preferably at most 50 N) as indicated by the arrows in FIG 3a act shown, whereby a mechanical fixing step without adhesive step and allows an undesired slipping of the calcium fluoride rod 300 along its longitudinal direction (ie in the z direction in the drawn coordinate system) is prevented.
Bei
sämtlichen
oben beschriebenen Ausführungen
werden bevorzugt mehrere Kalziumfluorid-Plättchen in der beschriebenen
Weise am Stab angeordnet, wobei selbstverständlich auch die unterschiedlichen
beschriebenen Ausführungsformen
an ein und demselben Stab miteinander kombiniert werden können.at
all
described above
It is preferred to have multiple calcium fluoride platelets in the described
Manner arranged on the rod, of course, the different
described embodiments
can be combined on one and the same rod.
Die
Erfindung ist gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
auch auf die Halterung einer kristallinen Linse, insbesondere in
einer Beleuchtungseinrichtung oder einem Projektionsobjektiv einer
mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, anwendbar. In 4a ist
eine solche Linse 400 schematisch in Seitenansicht dargestellt, welche
zur Bereitstellung der für
eine Ansprengung notwendigen planen Fläche einen Fassungsbund (d. h.
einen zylindrischen Randflächenbereich)
aufweist. Im Ausführungsbeispiel
handelt es sich um eine kristalline Linse aus CaF2 im
[111]-Kristallschnitt, welche eine dreizählige Symmetrie der Kristallstruktur
aufweist. In 4b ist lediglich schematisch
die Anordnung von drei Halterungselementen 401, 402, 403 dargestellt,
welche umfangsseitig an dem Fassungsbund der Linse 400 angeordnet
werden und in 120°-Abständen in
Bezug auf den Azimutwinkel zueinander versetzt werden, wobei die
geeigneten Auflagepunkte dieser Dreipunkt-Auflage durch die dreizählige Symmetrie
der Kristallstruktur vorgegeben sind.According to a further preferred embodiment, the invention is also applicable to the mounting of a crystalline lens, in particular in a lighting device or a projection objective of a microlithographic projection exposure apparatus. In 4a is such a lens 400 schematically shown in side view, which has a socket collar (ie, a cylindrical edge surface area) to provide the necessary for a Ansprengung flat surface. In the exemplary embodiment, it is a crystalline lens of CaF 2 in the [111] crystal section, which has a threefold symmetry of the crystal structure. In 4b is only schematically the arrangement of three support members 401 . 402 . 403 shown which circumferentially on the socket collar of the lens 400 are arranged and offset in 120 ° intervals with respect to the azimuth angle to each other, the appropriate support points of this three-point support are given by the threefold symmetry of the crystal structure.
Im
Folgenden wird eine weitere Ausführungsform
einer Anordnung zur Halterung eines optischen Elementes in Form
einer Stabanordnung unter Bezugnahme auf 6 und 7 erläutert.Hereinafter, another embodiment of an arrangement for mounting an optical element in the form of a bar assembly will be described with reference to FIG 6 and 7 explained.
Gemäß dieser
Ausführungsform
weist jeder von zwei Teilstäben 610 und 620 der
Stabanordnung 600 eine von der exakten quaderförmigen Geometrie abweichende
Geometrie auf, um wiederum weitgehend ohne Einleitung von mechanischen
Spannungen bzw. ohne Erzeugung von Spannungsdoppelbrechung eine
Halterung der Stabanordnung 600 (bzw. der beiden Teilstäbe 610 und 620)
zu erzielen.According to this embodiment, each of two sub-bars 610 and 620 the bar arrangement 600 one of the exact cuboid geometry deviating geometry, in turn, largely without initiation of mechanical stresses or without the generation of stress birefringence a support of the rod assembly 600 (or the two partial bars 610 and 620 ) to achieve.
Genauer
sind, wie aus 6a und 6b ersichtlich,
die beiden Teilstäbe 610 und 620 jeweils
mit keilförmigen
Querschnitt ausgebildet, wobei sich gemäß 6a bei
Betrachtung in der x-z-Ebene beide Teilstäbe 610 und 620 in
Richtung zum jeweils anderen Teilstab hin verbreitern (also nach
außen
hin verjüngen),
wohingegen sich die beiden Teilstäbe gemäß 6b bei
Betrachtung in der y-z-Ebene in Richtung zum jeweils anderen Teilstab
hin verjüngen (d.
h. nach außen
hin verbreitern). Die Teilstäbe
können
gemäß einer
alternativen Ausführungsform
auch so angeordnet sein, dass der Keilverlauf umgekehrt wird, d.
h. dass sich bei Betrachtung in der x-z-Ebene beide Teilstäbe 610 und 620 in
Richtung zum jeweils anderen Teilstab hin verjüngen und sich die beiden Teilstäbe bei Betrachtung
in der y-z-Ebene in Richtung zum jeweils anderen Teilstab hin verbreitern.Are more accurate, like out 6a and 6b visible, the two partial bars 610 and 620 each formed with a wedge-shaped cross-section, according to 6a when viewed in the xz-plane both partial bars 610 and 620 widen in the direction of the other part of the bar out (ie, taper towards the outside), whereas the two partial bars according to 6b when viewed in the yz plane, taper towards the other sub-bar (ie broaden outward). According to an alternative embodiment, the partial rods can also be arranged in such a way that the wedge profile is reversed, ie, when viewed in the xz plane, both partial rods are reversed 610 and 620 taper in the direction of the other part of the bar and widen the two part bars when viewed in the yz plane in the direction of the other part of bar.
Die
jeweiligen Keilwinkel sind der Deutlichkeit halber wesentlich vergrößert dargestellt.
In der konkreten Ausführungsform
können
die Keilwinkel so gewählt
sein, dass sich jeweils in Stablängsrichtung (d.
h. in z-Richtung) eine Steigung typischerweise im Bereich von 25 μm bis 100 μm (in x bzw.
y-Richtung) auf eine Länge
von 250000 μm
ergibt.The
respective wedge angle are shown for clarity significantly increased.
In the specific embodiment
can
the wedge angle so chosen
be that in each case in rod longitudinal direction (i.
H. in the z-direction) a slope typically in the range of 25 microns to 100 microns (in x or
y direction) to a length
of 250000 μm
results.
Infolge
dieser keilförmigen
Ausgestaltung der Teilstäbe 610 und 620 können diese
nun dadurch fixiert werden, dass geeignete, in z-Richtung verstellbare
Halteelemente 630 bzw. 640 einer äußeren Klemmvorrichtung
jeweils mit in z-Richtung nach innen (vgl. Halteelemente 630 in 6a) bzw. nach außen (vgl. Halteelemente 640 in 6b) beaufschlagt werden. Im Ergebnis bewirken
diese in z-Richtung wirkenden Kräfte
das Erreichen einer jeweiligen Anschlagposition, in welcher der
jeweilige Teilstab 610 bzw. 620 fixiert ist, ohne
einer nennenswerten Druckkraft senkrecht zur z-Richtung und somit
der Einleitung einer unerwünschten
mechanischen Spannung bzw. Erzeugung von Spannungsdoppelbrechung ausgesetzt
zu sein. Dabei wird die in 6a und 6b gezeigte Position der in z-Richtung verschiebbaren Halteelemente 630 und 640 dadurch
erreicht, dass diese zunächst
mit einem gewissen Abstand vom jeweiligen Stabende (z. B. in der
bezogen auf die z-Richtung mittigen Position an dem jeweiligen Teilstab 610 bzw. 620)
positioniert und dann bis zum Erreichen einer Anschlagposition nach
innen (6a) bzw. nach außen (6b) verschoben werden. Die Erfindung ist
nicht auf die keilförmige
Ausgestaltung der gesamten Teilstäbe 610, 620 beschränkt. Vielmehr
wird die erfindungsgemäße Halterung
auch dadurch verwirklicht, dass gemäß einer alternativen Ausgestaltung
jeder der Teilstäbe
nur einen (oder mehrere) keilförmige
Abschnitt(e) und im Übrigen
die herkömmliche,
quaderförmige
Geometrie aufweist. Des Weiteren ist die Erfindung nicht auf die
beschriebene Ausführungsform
mit sich in einer Ebene (z. B. x-z-Ebene) in Richtung zum jeweils
anderen Teilstab hin verbreiternden und in der hierzu senkrechten Ebene
(z. B. y-z-Ebene) zum jeweils anderen Teilstab hin verjüngenden
Teilstäben
(oder umgekehrt) beschränkt.
So wird das erfindungsgemäße Prinzip
einer Halterung der Teilstäbe
durch in z-Richtung verschiebbare Halteelemente auch bei Verwendung durch
Teilstäbe
mit obe lisk-förmiger
Geometrie verwirklicht, welche sich in Richtung zum jeweils anderen
Teilstab in beiden zueinander senkrechten Ebenen (x-z-Ebene und
y-z-Ebene) verbreitern oder verjüngen.As a result of this wedge-shaped configuration of the partial rods 610 and 620 These can now be fixed by the fact that suitable, adjustable in z-direction holding elements 630 respectively. 640 an outer clamping device in each case in the z-direction inwardly (see 630 in 6a ) or to the outside (see 640 in 6b ). As a result, these forces acting in the z direction bring about reaching a respective stop position in which the respective partial rod 610 respectively. 620 is fixed without being exposed to a significant compressive force perpendicular to the z-direction and thus the introduction of an undesirable mechanical stress or generation of stress birefringence. In doing so, the in 6a and 6b shown position of the sliding in the z-direction holding elements 630 and 640 achieved in that they are first with a certain distance from the respective rod end (eg., In the center with respect to the z-direction position on the respective partial rod 610 respectively. 620 ) and then until reaching a stop position inwards ( 6a ) or to the outside ( 6b ) are moved. The invention is not limited to the wedge-shaped configuration of the entire part rods 610 . 620 limited. Rather, the holder according to the invention is also realized in that according to an alternative embodiment, each of the partial rods only one (or more) wedge-shaped portion (s) and otherwise has the conventional cuboid geometry. Furthermore, the invention is not based on the embodiment described with one plane (eg xz plane) widening in the direction of the respective other sub-rod and in the plane perpendicular thereto (eg yz-plane) to the other Partial bar limited to tapered part bars (or vice versa). Thus, the principle according to the invention of a support of the partial rods by sliding in z-direction holding elements is also realized when used by sub-rods with obe lisk-shaped geometry, which in the direction of the other sub-bar in two mutually perpendicular planes (xz plane and yz plane ) widen or rejuvenate.
Zu
beachten ist, dass durch die keilförmige Ausgestaltung der beiden
Teilstäbe 610 und 620 die an
den jeweiligen Stabmantelflächen
der Teilstäbe auftretende
Totalreflexion für
jeden einzelnen der beiden Teilstäbe 610 und 620 zur
Einführung
eines zusätzlichen
Strahlwinkels führt,
wobei jedoch durch die aus 6a und 6b ersichtliche gegenläufige Keiligkeit der beiden
Teilstäbe 610 und 620 der
nachfolgend unter Bezugnahme auf 7 beschriebene, teilweise
Kompensationseffekt erreicht wird:It should be noted that the wedge-shaped design of the two partial rods 610 and 620 the occurring at the respective rod lateral surfaces of the partial bars total reflection for each one of the two partial rods 610 and 620 leads to the introduction of an additional beam angle, but by the 6a and 6b apparent opposing wedging of the two partial rods 610 and 620 the following with reference to 7 described, partial compensation effect is achieved:
7 zeigt
eine schematische Darstellung einer Pupille, wie sie sich z. B.
in der Retikelebene in Feldmitte ergibt. Dabei sind in dieser Darstellung
einzelne Teilbereiche bzw. Parzellen dieser Pupille mit unterschiedlichen
Schraffuren bzw. ohne Schraffur in Abhängigkeit davon dargestellt,
ob sie bei Durchgang durch die gesamte Stabanordnung 600 (d.
h. durch den ersten Teilstab 610 und den zweiten Teilstab 620)
eine gerade oder eine ungerade Anzahl von Totalreflexionen erfahren.
Im Einzelnen symbolisieren die mit feiner Schraffur dargestellten
Parzellen eine gerade Anzahl von Totalreflexionen in x- und in y-Richtung,
die ohne Schraffur dargestellten Parzellen symbolisieren eine ungerade
Anzahl von Totalreflexionen in einer dieser beiden Richtungen (d.
h. in x- oder in y-Richtung)
und eine gerade Anzahl von Totalreflexionen in der jeweils anderen
Richtung, und die mit grober Schraffur dargestellten Parzellen symbolisieren
Bereiche mit ungerader Anzahl von Totalreflexionen in beiden Richtungen
(d. h. in x- und
in y-Richtung). 7 shows a schematic representation of a pupil, as they are z. B. in the reticle plane in the middle of the field. In this illustration, individual partial areas or parcels of this pupil are shown in this illustration with different hatching or without hatching depending on whether they pass through the entire bar arrangement 600 (ie by the first partial bar 610 and the second sub-bar 620 ) experience an even or an odd number of total reflections. In detail, the plots shown with fine hatching symbolize an even number of total reflections in the x- and y-direction, the plots without hatching symbolize an odd number of total reflections in one of these two directions (ie in the x or y direction) and an even number of total reflections in the other direction, and the rough-hatched plots symbolize regions of odd number of total reflections in both directions (ie in the x and y directions).
Der
optimale Kompensationseffekt ergibt sich jeweils für die (mit
feiner Struktur dargestellten) Parzellen mit gerader Anzahl von
Totalreflexionen in x- und in y-Richtung, da hierbei jeweils der über den ersten
Teilstab 610 durch die Keiligkeit eingeführte Strahlwinkel
durch den zweiten Teilstab 620 gerade kompensiert wird.
Für die
(ohne Schraffur dargestellten) Parzellen ergibt sich insoweit noch
ein teilweiser Kompensationseffekt, als wenigstens der infolge der Keiligkeit
eingeführte,
zusätzliche
Strahlwinkel in derjenigen Richtung, in welcher eine gerade Anzahl
von Totalreflexionen vorliegt, durch den zweiten Teilstab 620 kompensiert
wird. Lediglich für
die Strahlen in den (mit grober Schraffur dargestellten) Parzellen
ergibt sich insofern ein maximaler Winkelfehler, als für diese
Strahlen infolge der ungeraden Anzahl von Totalreflexionen in x-
und in y-Richtung infolge der Keiligkeit ein zusätzlicher Winkel eingeführt wird,
der dem doppelten Wert des jeweiligen Keilwinkels entspricht. Im
Mittel verschiebt sich jedoch auch insoweit der energetische Schwerpunkt
nicht wesentlich, wie durch die Symmetrie der unschraffierten bzw.
grob schraffierten Bereiche erkennbar ist.The optimal compensation effect results for each of the (with a fine structure shown) parcels with even number of total reflections in the x and in the y direction, since in each case over the first part of the bar 610 introduced by the wedging beam angle through the second partial rod 620 is being compensated. For the (without hatching dargestell In this respect, parcels still result in a partial compensation effect, as at least the additional beam angle introduced as a result of the wedging in the direction in which an even number of total reflections is present, through the second partial rod 620 is compensated. Only for the beams in the parcels (shown with coarse hatching) results in a maximum angle error insofar as an additional angle is introduced for these beams due to the odd number of total reflections in the x- and y-direction due to the wedging, the double Value of the respective wedge angle corresponds. On the average, however, the energetic center of gravity does not shift significantly, as can be seen by the symmetry of the unshaded or roughly hatched areas.
Bei
der anhand von 6 erläuterten Ausführungsform
wird infolge der keilförmigen
Ausbildung der beiden Teilstäbe
das Aspektverhältnis
jedes Teilstabes (d. h. das Verhältnis
von der kleineren Seitenlänge
zur größeren Seitenlänge) an
seiner Lichtaustrittsfläche
im Vergleich zu dem Aspektverhältnis
an der Lichteintrittsfläche
geändert,
wobei wiederum das Aspektverhältnis
des ersten Teilstabes an seiner Lichteintrittsfläche dem Aspektverhältnis des
zweiten Teilstabes an seiner Lichtaustrittsfläche entspricht. Die Erfindung
ist jedoch auf diese Übereinstimmung
des Aspektverhältnisses
nicht beschränkt.
So kann sich die Form der Austrittsfläche des zweiten Teilstabes
auch von derjenigen der Eintrittsfläche des ersten Teilstabes unterscheiden.
Vorzugsweise stimmen jedoch zum Zwecke der Lichtleitwerterhaltung
die jeweiligen Querschnittsflächen
an der Lichtseintrittsfläche
des ersten Teilstabes und der Lichtaustrittsfläche des zweiten Teilstabes überein.In the case of 6 As a result of the wedge-shaped configuration of the two partial rods, the aspect ratio of each partial rod (ie the ratio of the smaller side length to the larger side length) at its light exit surface is changed compared to the aspect ratio at the light entry surface, again the aspect ratio of the first partial rod at its light entry surface Corresponds to the aspect ratio of the second partial rod at its light exit surface. However, the invention is not limited to this match of aspect ratio. Thus, the shape of the exit surface of the second partial rod may also differ from that of the entry surface of the first partial rod. However, the respective cross-sectional areas at the light entrance surface of the first partial rod and the light exit surface of the second partial rod preferably coincide for the purpose of maintaining the optical waveguide.
In 9a–b sind
schematische Darstellungen zur Erläuterung einer Anordnung zur
Halterung eines Integratorstabes gemäß einem weiteren Aspekt der
vorliegenden Erfindung gezeigt. Diese Halterung dient zum einen
dazu, eine unerwünschte
Störung
der Totalreflexion im Integratorstab zu minimieren und schafft darüber hinaus
auch die Möglichkeit, durch
gezielte Kraftbeaufschlagung des Integratorstabes an vorgegebenen
Positionen der Stabmantelflächen
ein gewünschtes
Brechzahlprofil einzustellen und damit die polarisationsbeeinflussende
Wirkung des Integratorstabes gezielt zu steuern bzw. zu manipulieren.
Eine einstellbare Manipulationseinrichtung zur Polarisationsoptimierung
ist aus der DE 103
11 809 A1 bekannt, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch
Inbezugnahme („incorporation
by reference") zum
Inhalt der vorliegenden Anmeldung gemacht wird.In 9a Figure-b are schematic illustrations for explaining an arrangement for mounting an integrator rod according to another aspect of the present invention. This holder serves on the one hand to minimize unwanted disturbance of total reflection in the integrator rod and also creates the ability to set by selective application of force to the Integratorstabes at predetermined positions of the rod shell surfaces a desired refractive index profile and thus to control the polarisationsbeeinflussende effect of Integratorstabes targeted or to manipulate. An adjustable manipulation device for polarization optimization is from the DE 103 11 809 A1 The disclosure content of which is hereby incorporated by reference ("incorporation by reference") to the content of the present application.
Bei
der in 9a und 9b in
zwei perspektivischen Ansichten gezeigten Halterung erfolgt die
Kraftübertragung
auf den Integratorstab 900, dessen Lichteintrittsfläche mit 901 und
dessen Lichtaustrittsfläche
mit 902 bezeichnet ist, über eine Vielzahl von spitz
zulaufenden bzw. nadelförmigen
Halterungselementen 910, die im Ausführungsbeispiel entlang zweier
gegenüberliegender
Mantelflächen des
Integratorstabes 900 angeordnet sind. Diese nadelförmigen Halterungselemente 910 sind
aus einem beliebigen geeigneten (insbesondere strahlungsbeständigen)
Material, z. B. einem metallischen Material, Edelstahl etc., hergestellt
und können
beispielsweise in einer Belegungsdichte im Bereich von 1 bis 100
Nadeln pro cm2 angeordnet sein. Selbstverständlich kann
eine entsprechende Nadelanordnung auch auf sämtlichen vier Mantelflächen des
Integratorstabes 900 vorgesehen sein, wobei sich die Nadelanordnung
an der jeweiligen Mantelfläche über einen
Teilbereich von dieser oder auch über die gesamte Mantelfläche erstrecken
kann.At the in 9a and 9b shown in two perspective views, the power is transmitted to the integrator rod 900 , whose light entry surface with 901 and its light exit surface with 902 is designated, via a plurality of tapered or acicular support members 910 in the embodiment along two opposite lateral surfaces of the integrator rod 900 are arranged. These needle-shaped support elements 910 are made of any suitable (especially radiation resistant) material, for. Example, a metallic material, stainless steel, etc., and can be arranged, for example, in a coverage density in the range of 1 to 100 needles per cm 2 . Of course, a corresponding needle arrangement on all four lateral surfaces of the integrator rod 900 be provided, wherein the needle assembly may extend on the respective lateral surface over a portion of this or over the entire lateral surface.
Die
Einleitung der Kraft in die nadelförmigen Halterungselemente 910 erfolgt
bevorzugt über
Stellglieder in Form von elektrisch ansteuerbaren Aktuatoren, welche
insbesondere in Form piezoelektrischer Elemente, magnetisch oder
elektrostatisch ansteuerbarer Aktuatoren oder auch als Pneumatik- oder
Hydraulikantriebe ausgebildet sein können und weiter vorzugsweise über eine
Steuereinrichtung ansteuerbar sind. Über die Steuereinrichtung können die
in den Integratorstab 900 eingeleiteten mechanischen Spannungen
gesteuert und dessen optischen Eigenschaften gezielt manipuliert
werden. Hierbei kann insbesondere auch ein Regelkreis vorgesehen sein,
wobei eine gezielte Ansteuerung der Aktuatoren bzw. eine gezielte
Beaufschlagung der nadelförmigen
Halterungselemente 910 in Abhängigkeit von dem am Austritt
der Beleuchtungseinrichtung gemessenen Polarisationsgrad erfolgen
kann. Des Weiteren kann auch eine weitgehend homogene Krafteinleitung über die
Nadeln 910 erfolgen, wenn deren Anordnung sich über die
jeweilige gesamte Mantelfläche
des Integratorstabes 900 erstreckt.The introduction of the force in the needle-shaped support elements 910 takes place preferably via actuators in the form of electrically actuatable actuators, which may be designed in particular in the form of piezoelectric elements, magnetically or electrostatically actuatable actuators or as pneumatic or hydraulic actuators and further preferably via a control device can be controlled. About the controller can in the integrator 900 initiated mechanical stresses controlled and its optical properties are manipulated targeted. In this case, in particular, a control circuit may be provided, with a targeted control of the actuators or a targeted application of the needle-shaped support members 910 depending on the degree of polarization measured at the outlet of the illumination device. Furthermore, a largely homogeneous force transmission via the needles 910 take place if their arrangement over the respective entire lateral surface of the integrator rod 900 extends.
Infolge
der Ausbildung der Halterungselemente bzw. Stellglieder in Form
spitz zulaufender bzw. nadelförmiger
Halterungselemente 910 ist die Gesamtfläche, mit der diese Halterungselemente
in Kontakt zur Mantelfläche
des Integratorstabes 900 stehen, besonders gering, so dass
auch eine Minimierung der Störung
der Totalreflexion im Integratorstab 900 erreicht werden
kann, da der gewünschte Brechzahlunterschied
zwischen der Brechzahl des Stabmaterials und der Brechzahl an der
Außenseite des
Integratorstabes 900 (letztere Brechzahl beträgt etwa
Eins) weiterhin nahezu überall,
d. h. bis auf die nahezu punktförmigen
Kontaktpositionen der nadelförmigen
Halterungselemente 910, vorliegt.As a result of the formation of the support members or actuators in the form of tapered or acicular support members 910 is the total area at which these support elements in contact with the lateral surface of the integrator rod 900 stand, especially low, so that also minimizing the disturbance of total reflection in the integrator rod 900 can be achieved because the desired refractive index difference between the refractive index of the rod material and the refractive index on the outside of the integrator rod 900 (The latter refractive index is about one) continue almost everywhere, that is, except for the almost point-shaped contact positions of the needle-shaped support members 910 , is present.
Die
Verwirklichung des vorstehend erläuterten Prinzips der Krafteinleitung über spitz
zulaufende bzw. nadelförmige
Halterungselemente 910 ist nicht auf eine herkömmliche
quaderförmige
Ausgestaltung des Integratorstabes 900 beschränkt und
kann daher etwa auch mit einer Ausbildung des Integratorstabes mit
einem oder mehreren keilabschnittsförmigen Bereichen, wie im Zusammenhang
mit 6 beschrieben, kombiniert werden. Ferner ist das
erläuterte Prinzip
der Krafteinleitung über
spitz zulaufende bzw. nadelförmige
Halterungselemente 910 nicht auf die Halterung eines Integratorstabes
einer Beleuchtungseinrichtung beschränkt, sondern kann vorteilhaft
auch zur Halterung eines beliebigen anderen optischen Elementes
(z. B. einer Linse) angewandt werden, um eine Minimierung oder gezielte
Steuerung der in das optische Element halterungsbedingt eingeleiteten
mechanischen Spannungen zu erreichen bzw. um eine Minimierung der
Wechselwirkungen zwischen Licht und Halterung (z. B. Abschattung durch
die Halteelemente) zu erreichen.The realization of the above-explained principle of the introduction of force via tapered or acicular support elements 910 is not on a conventional cuboid configuration of the integrator rod 900 Therefore, it can also be limited to a design of the integrator rod with one or more wedge-shaped regions, as in connection with FIG 6 described, combined. Furthermore, the explained principle of the introduction of force via tapered or acicular support elements 910 is not restricted to the holder of an integrator rod of a lighting device, but can also advantageously be used to hold any other optical element (eg a lens) in order to achieve minimization or targeted control of the mechanical stresses introduced into the optical element as a result of the holder in order to achieve a minimization of the interactions between light and holder (eg shading by the holding elements).
In 10a–b
sind schematische Darstellungen zur Erläuterung einer Anordnung zur
Halterung eines Integratorstabes gemäß einem weiteren Aspekt der
vorliegenden Erfindung gezeigt. Hierbei sind Bereiche der Mantelflächen 953 eines
Integratorstabs 950 jeweils mit einer hochreflektierenden Schicht 960 (z.
B. aus Aluminium) oder einem hochreflektierenden Schichtsystem sowie
einer auf dieser aufgebrachten magneti schen Schicht 970 (z.
B. aus Nickel oder einer Nickel-Aluminium-Legierung)
versehen. Die hochreflektierende Schicht 960 und die magnetische
Schicht 970 können
z. B. aufgedampft oder aufgeklebt sein und sind in der dargestellten,
lediglich beispielhaften Ausführungsform
streifenförmig
ausgebildet. Des Weiteren sind in dem Ausführungsbeispiel nur zwei einander
gegenüberliegende Mantelflächen 953 des
Integratorstabes 950 in der beschriebenen Weise beschichtet,
es können
aber selbstverständlich
auch sämtliche
vier Mantelflächen des
Integratorstabes 950 beschichtet sein. Wie aus 10b ersichtlich, erfolgt die Halterung des Integratorstabes 950 über Magneten
(vorzugsweise in Form von Elektromagneten), welche auf einander
gegenüberliegenden
Seiten des Integratorstabes 950 und in Fixierposition den
jeweiligen beschichteten Bereichen des Integratorstabes 950 zugewandt
angeordnet sind.In 10a Figure-b are schematic illustrations for explaining an arrangement for mounting an integrator rod according to another aspect of the present invention. Here are areas of the lateral surfaces 953 an integrator rod 950 each with a highly reflective layer 960 (For example, made of aluminum) or a highly reflective layer system and a magneti rule applied to this layer 970 (For example, made of nickel or a nickel-aluminum alloy). The highly reflective layer 960 and the magnetic layer 970 can z. B. vapor-deposited or glued and are in the illustrated, merely exemplary embodiment strip-shaped. Furthermore, in the embodiment only two opposing lateral surfaces 953 of the integrator rod 950 coated in the manner described, but it can of course also all four lateral surfaces of the integrator 950 be coated. How out 10b it can be seen, the holder of the integrator bar 950 via magnets (preferably in the form of electromagnets) placed on opposite sides of the integrator rod 950 and in fixing position the respective coated areas of the integrator rod 950 are arranged facing.
In
den mit der hochreflektierenden Schicht 960 und der magnetischen
Schicht 970 versehenen Bereichen wirken die Stabmantelflächen auch
ohne Totalreflexion reflektierend, wobei gegebenenfalls eine gewisse
Eindringtiefe der den Integratorstab 950 durchlaufenden
Strahlung in den Bereich außerhalb
des Stabmaterials in Kauf zu nehmen ist. Durch gezielte Anordnung
der vorzugsweise streifenförmigen,
beschichteten Bereiche können
die beim Durchtritt der Strahlung durch den Integratorstab auftretenden
Reflexionen auch gezielt beeinflusst werden.In the with the highly reflective layer 960 and the magnetic layer 970 Provided areas the rod shell surfaces also act without total reflection reflective, where appropriate, a certain depth of penetration of the integrator rod 950 continuous radiation in the area outside the bar material is to be accepted. By targeted arrangement of the preferably strip-shaped, coated regions, the reflections occurring when the radiation passes through the integrator rod can also be influenced in a targeted manner.
Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Anmeldung kann ein Integratorstab
zur möglichst
spannungsfreien Halterung auch über
eine Gaslagerung, insbesondere eine Luftlagerung, gehalten werden.
Hierbei wird der Integratorstab über einen
an eine oder mehrere Stabmantelflächen angrenzenden, durch Drucklufteinleitung
erzeugten Gas- bzw. Luftfilm getragen.According to one
Another aspect of the present application may be an integrator rod
as possible
Tension-free mount too
a gas storage, in particular an air storage, are kept.
Here, the integrator rod is a
adjacent to one or more Stabmantelflächen, by compressed air introduction
carried generated gas or air film.
In 11 ist
lediglich schematisch die Halterung über eine Gaslagerung dargestellt.
In der gezeigten Anordnung ist ein Integratorstab 5 in
einem Gaslager 10 gelagert, welches ein Oberteil 20 mit Gasaustrittsdüsen (bzw.
-poren) 21 und ein Unterteil 30 mit Gasaustrittsdüsen (bzw.
-poren) 31 umfasst, welche über die Fläche des jeweiligen Ober- bzw. Unterteils 20, 30 verteilt
sind. Vorzugsweise beträgt der
Abstand zwischen dem Integratorstab 5 und dem Oberteil 20 bzw.
dem Unterteil 30 im Betrieb größenordnungsmäßig wenigstens
einige Wellenlängen
des verwendeten Laserlichtes, um eine Störung der Totalreflexion im
Integratorstab 5 zu minimieren. Vorzugsweise liegt dieser
Abstand zwischen dem Integratorstab und dem Oberteil 20 bzw.
dem Unterteil 30 jeweils im Bereich von 1–50 μm.In 11 is only schematically shown the holder via a gas storage. In the arrangement shown is an integrator rod 5 in a gas warehouse 10 stored, which is an upper part 20 with gas outlet nozzles (or pores) 21 and a lower part 30 with gas outlet nozzles (or pores) 31 includes, which over the surface of the respective upper or lower part 20 . 30 are distributed. Preferably, the distance between the integrator rod 5 and the top 20 or the lower part 30 In operation of the order of magnitude at least some wavelengths of the laser light used to a disturbance of the total reflection in the integrator rod 5 to minimize. Preferably, this distance is between the integrator rod and the upper part 20 or the lower part 30 each in the range of 1-50 microns.
Selbstverständlich kann
das Gaslager 10 gemäß einer
alternativen (nicht dargestellten) Ausführungsform auch für jede der
Flächen
des Integratorstabes 5 entsprechende Gegenlager nach Art
des Oberteils 20 bzw. des Unterteils 30 aufweisen,
also als den Integratorstab 5 (inklusive der Lichteintritts- bzw.
Lichtaustrittsfläche)
umschließendes
Gaslager ausgebildet sein.Of course, the gas storage 10 according to an alternative embodiment (not shown) also for each of the surfaces of the integrator rod 5 corresponding abutment on the type of shell 20 or of the lower part 30 have, so as the integrator rod 5 Be formed (including the light entrance or light exit surface) enclosing gas bearing.
Des
Weiteren ist die anhand von 11 erläuterte Halterung
mittels einer Gaslagerung ebenso wie die zuvor anhand von 10 beschriebene Magnetlagerung weder auf
die Halterung eines Integratorstabes einer Beleuchtungseinrichtung
noch auf die Halterung von optischen Elementen aus kristallinem Material
beschränkt,
sondern ganz allgemein auf die Halterung beliebiger optischer Elemente
(z. B. Linsen) aus beliebigem (auch nicht kristallinem Material anwendbar),
um eine Minimierung der durch die Halterung in das optische Element
eingeleiteten mechanischen Spannungen zu erzielen bzw. um eine Minimierung
der Wechselwirkungen zwischen Licht und Halterung (z. B. Abschattung
durch die Halteelemente) zu erreichen.Furthermore, the basis of 11 explained holder by means of a gas storage as well as previously with reference to 10 described magnetic bearing not limited to the holder of an integrator rod of a lighting device still on the holder of optical elements made of crystalline material, but quite generally on the holder of any optical elements (eg lenses) of any (also non-crystalline material applicable) to a To achieve minimization of the introduced by the holder in the optical element mechanical stresses or to achieve a minimization of the interactions between light and support (eg shading by the holding elements).
Gemäß einer
weiteren (in 11 nicht dargestellten) Ausführungsform
kann das Gaslager 10 auch in einem Regelkreis als Stellglied
zur Feinjustage der geometrischen Lage des zu haltenden optischen
Elements (z. B. des Integratorstabes) eingesetzt sein.According to another (in 11 not shown) embodiment, the gas bearing 10 Also be used in a control loop as an actuator for fine adjustment of the geometric position of the optical element to be held (eg., The integrator rod).
Die
vorstehend beschriebene Luftlagerung besitzt neben der Minimierung
der Einleitung mechanischer Spannungen den weiteren Vorteil, dass
die optischen Eigenschaften der Staboberfläche durch die Halterung nicht
verändert
werden und insbesondere die Brechzahl an der Außenseite des Integratorstabes
weiterhin nahezu überall
etwa Eins beträgt,
so dass auch hier eine Minimierung der Störung der Totalreflexion im
Integratorstab erreicht wird. In Verallgemeinerung einer Luftlagerung
kann eine beliebige Fluidlagerung mit einem flüssigen oder gasförmigen Fluid
verwendet werden. Auch die Verwirklichung dieses Halterungsprinzips
ist nicht auf eine quaderförmige
Ausgestaltung des Integratorstabes beschränkt, sondern kann auch mit
einer Ausbildung des Integratorstabes mit einem oder mehreren keilabschnittsförmigen Bereichen
gemäß 6 kombiniert
werden.The air bearing described above, in addition to minimizing the introduction of mechanical stresses has the further advantage that the optical properties of the rod surface by the holder can not be changed and in particular the refractive index on the outside of the integrator bar continues to be almost everywhere approximately one, so that here too a minimization of the disturbance of the total reflection in the integrator bar is achieved. In generalization of an air bearing any fluid storage can be used with a liquid or gaseous fluid. The realization of this mounting principle is not limited to a cuboid configuration of the integrator rod, but can also with a formation of the integrator rod with one or more wedge-shaped portions according to 6 be combined.
Ein
weiterer Ansatz zur möglichst
spannungsfreien Lagerung eines optischen Elements wird im Folgenden
unter Bezugnahme auf 12–14 erläutert.Another approach for stress-free mounting of an optical element is described below with reference to 12 - 14 explained.
Gemäß diesem
Ansatz wird das zu haltende optische Element (im Beispiel wiederum
ein Integratorstab) mittels einer Impulslagerung gehalten. Hierunter
wird vorliegend verstanden, dass das optische Element mit einer
zur Laserlichtquelle synchro nisierten Taktung in einen (vorzugsweise
zumindest weitgehend schwerelosen) Zustand versetzt wird, in welchem
das optische Element von keinem Körper berührt wird und keine verformenden
bzw. verspannenden Kräfte
auf das optische Element einwirken.According to this
Approach becomes the optical element to be held (again in the example
an integrator rod) by means of a pulse bearing. this includes
is understood in the present case that the optical element with a
to the laser light source synchronized clocking in a (preferably
at least largely weightless) state is added, in which
the optical element is not touched by any body and no deforming
or tensioning forces
act on the optical element.
Das
Prinzip der Impulslagerung ist an den lediglich schematischen Darstellungen
von 12a–d verdeutlicht, wobei der
prinzipielle Bewegungsablauf hier stark übertrieben dargestellt ist.
Im in 12a gezeigten Ausgangszustand
befindet sich ein Integratorstab 51 (oder ein beliebiges
anderes optisches Element) in Ruhelage auf einem federnd gelagerten Tisch 50.
In dem h-t-Diagramm von 13 bezeichnen
die mittels der durchgezogenen Kurve dargestellten Werte die Höhe des Tisches 50,
und die mittels der gestrichelten Linie dargestellten Werte bezeichnen
die Höhe
des Integratorstabes 51 (wobei diese Höhen auf die Aufstandsfläche oder
eine beliebige Referenzebene bezogen sind). Wird nun im Ausgangszustand
von 12a zu einem Zeitpunkt ts der Tisch 50 nach unten (d. h.
in die dem Integratorstab 51 abgewandte Richtung) gestoßen, so
dass sich der Tisch vom Integratorstab 51 wegbewegt und der
Integratorstab 51 sich „im freien Fall" befindet, so durchstrahlt
ein gemäß 12b zum Zeitpunkt tn durch
den Integratorstab 51 gesandter Laserimpuls den Integratorstab 51 im
spannungsfreien Zustand. Dabei wird gemäß 13 der
Zeitpunkt tn vorzugsweise so gewählt, dass
der Abstand Δh
zwischen Tisch 50 und Integratorstab zum Zeitpunkt tn wenigstens einige Lichtwellenlängen beträgt und typischerweise
im Bereich von 1 bis 500 μm,
vorzugsweise im Bereich von 1 bis 50 μm liegt. Dies ist vorteilhaft,
um eine Wechselwirkung der evaneszenten Wellen mit dem Tisch 50 und
eine dadurch hervorgerufene Störung
der im Integratorstab 51 stattfindenden Totalreflexion
zu verhindern.The principle of the momentum storage is the only schematic representations of 12a -D illustrates, whereby the principal course of movement is shown here greatly exaggerated. Im in 12a shown initial state is an integrator rod 51 (or any other optical element) at rest on a spring-mounted table 50 , In the ht diagram of 13 The values represented by the solid curve indicate the height of the table 50 , and the values represented by the dashed line indicate the height of the integrator rod 51 (These heights are related to the footprint or any reference plane). Will now be in the initial state of 12a at a time t s the table 50 down (ie in the the integrator rod 51 opposite direction), so that the table from the integrator bar 51 moved away and the integrator rod 51 is in "free fall", so radiates according to 12b at time t n through the integrator rod 51 sent laser pulse the integrator bar 51 in the tension-free state. It is in accordance with 13 the time point t n is preferably selected such that the distance Δh between the table 50 and integrator bar is at least a few wavelengths of light at time t n and is typically in the range of 1 to 500 μm, preferably in the range of 1 to 50 μm. This is beneficial to an interaction of the evanescent waves with the table 50 and a disturbance caused thereby in the integrator bar 51 prevent total reflection occurring.
Zum
Zeitpunkt te gelangt der Integratorstab 51 wieder
in Kontakt mit dem seine Bewegungsrichtung (z. B. infolge einer
federnden Lagerung) umkehrenden Tisch 50 und wird in auf
dem Tisch 50 ruhender Lage wieder nach oben bewegt, bis
gemäß 12d zum Zeitpunkt ts+1 wieder
die Ausgangsstellung von 12a erreicht
ist und ein neuer Bewegungstakt sowie ein neuer Laserimpuls zum
Zeitpunkt tn+1 eingeleitet wird.At time t e , the integrator rod arrives 51 again in contact with the direction of its movement (eg., Due to a resilient mounting) reversing table 50 and gets in on the table 50 resting position moves up again until according to 12d at time t s + 1 , the starting position of 12a is reached and a new movement clock and a new laser pulse at time t n + 1 is initiated.
Der
vorstehend anhand von 12a-d erläuterte Bewegungsablauf
des Tisches 50 entspricht einer in seiner Frequenz auf
die Laserfrequenz (z. B. 4 kHz) abgestimmten Oszillationsbewegung
von nur geringer (in 12 wesentlich vergrößert dargestellter)
Amplitude, wobei diese Oszillationsbewegung beispielsweise mittels
eines Piezo-Antriebes bewirkt und aufrechterhalten wird.The above with reference to 12a-d explained movement sequence of the table 50 corresponds to an oscillation movement of only a small amount (in .sigma.) tuned in its frequency to the laser frequency (eg 4 kHz) 12 substantially enlarged) amplitude, this oscillating movement being effected and maintained, for example, by means of a piezo drive.
Gemäß einem
alternativen, im Diagramm von 14 dargestellten
Bewegungsablauf kann der Tisch 50 auch nach oben (d. h.
in die dem Integratorstab 51 zugewandte Richtung) bewegt
werden, bis er zum Zeitpunkt ts auf einen
Anschlag stößt, so dass seine
Aufwärtsbewegung
unterbrochen wird, wohingegen der Integratorstab 51 bis
zum im Zeitpunkt tn erreichten Umkehrpunkt
infolge seiner Trägheit
seine Aufwärtsbewegung
fortsetzt. Für
die Differenzhöhe Δh gilt dabei
die Beziehung m·v2/2
= m·g·Δh ⇒ Δh = v2/ (2·g) (1)wobei g
die Gravitationsbeschleunigung und v die Geschwindigkeit des Tisches 50 bzw.
des Integratorstabes 51 zum Zeitpunkt ts bezeichnen.According to an alternative, in the diagram of 14 shown movement can be the table 50 also upwards (ie in the integrator bar 51 facing direction) are moved until it encounters a stop at the time t s , so that its upward movement is interrupted, whereas the Integratorstab 51 until the point of reversal reached at time t n continues its upward movement due to its inertia. For the difference height Δh the relation holds m · v 2/2 = m · g · Δh ⇒ Δh = v 2 / (2 · g) (1) where g is the gravitational acceleration and v is the speed of the table 50 or the integrator rod 51 at time t s .
Gemäß 14 wird
zum Zeitpunkt tn ein Laserimpuls durch den
Integratorstab 51 gesandt, welcher wiederum den Integra torstab 51 im
zumindest weitgehend spannungs- bzw. schwerelosen Zustand durchstrahlt.
Sodann fällt
der Integratorstab 51 wieder auf den Tisch herab, welcher
zum Zeitpunkt te, z. B. wiederum eingeleitet
mittels eines Piezo-Antriebes, eine Abwärtsbewegung beginnt.According to 14 becomes a laser pulse through the integrator rod at time t n 51 sent, which in turn the Integra torstab 51 irradiated in at least largely tension or weightless condition. Then the integrator rod falls 51 back down to the table, which at time t e , z. B. in turn initiated by means of a piezo drive, a downward movement begins.
Gemäß einer
Weiterbildung der Impulslagerung von 12 können auch
Luftlager (z. B. analog zu 11) eingesetzt
werden, um etwa eine laterale Verschiebung des Integratorstabes 51 auf
dem Tisch 50 zu verhindern und/oder eine Gasschicht (z.
B. Luftkissen) zwischen Tisch 50 und Integratorstab 51 zur
Dämpfung
der Stoßbewegungen
zu erzeugen. Hierzu kann beispielsweise der Tisch 50 analog
zu 11 mit Gasaustrittsdüsen versehen sein.According to a development of the pulse storage of 12 can also use air bearings (eg analogous to 11 ) can be used to approximate a lateral displacement of the integrator rod 51 on the table 50 to prevent and / or a gas layer (eg air cushion) between table 50 and integrator rod 51 to produce damping of the shock movements. For this example, the table 50 analogous to 11 be provided with gas outlet nozzles.
Wenn
die Erfindung auch anhand spezieller Ausführungsformen beschrieben wurde,
erschließen sich
für den
Fachmann zahlreiche Variationen und alternative Ausführungsformen,
z. B. durch Kombination und/oder Austausch von Merkmalen einzelner Ausführungsformen.
Dementsprechend versteht es sich für den Fachmann, dass derartige
Variationen und alternative Ausführungsformen
von der vorliegenden Erfindung mit umfasst sind, und die Reichweite
der Erfindung nur im Sinne der beigefügten Patentansprüche und
deren Äquivalente
beschränkt
ist.If the invention also uses special Has been described embodiments, will be apparent to those skilled numerous variations and alternative embodiments, for. B. by combination and / or exchange of features of individual embodiments. Accordingly, it will be understood by those skilled in the art that such variations and alternative embodiments are intended to be embraced by the present invention, and the scope of the invention is limited only in terms of the appended claims and their equivalents.