DE102012206150B9

DE102012206150B9 - Optisches System, insbesondere einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage

Info

Publication number: DE102012206150B9
Application number: DE102012206150A
Authority: DE
Inventors: Ingo Sänger
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2012-04-16
Filing date: 2012-04-16
Publication date: 2014-06-12
Anticipated expiration: 2032-04-17
Also published as: DE102012206150B3; US20130271741A1; JP5566501B2; JP2013243357A; US8891060B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein optisches System, insbesondere einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, mit einer polarisationsbeeinflussenden optischen Anordnung (150). Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist diese polarisationsbeeinflussende optische Anordnung (150) auf: wenigstens ein polarisationsbeeinflussendes optisches Element (200, 230), welches aus einem optisch aktiven Material mit einer optischen Kristallachse besteht und ein in Richtung dieser optischen Kristallachse variierendes Dickenprofil aufweist, wenigstens eine Lambda/2-Platte (250), wenigstens einen Rotator (240), welcher eine Drehung der Polarisationsrichtung von auf den Rotator (240) auftreffendem Licht um einen konstanten Polarisationsdrehwinkel bewirkt, und eine Aktuatorvorrichtung, mittels der die Lambda/2-Platte (250) und der Rotator (240) unabhängig voneinander zwischen einer Position innerhalb des optischen Strahlengangs und einer Position außerhalb des optischen Strahlengangs bewegbar sind.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein optisches System, insbesondere einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage. Insbesondere betrifft die Erfindung ein optisches System mit einer polarisationsbeeinflussenden optischen Anordnung, welche zum Einsatz in einer Beleuchtungseinrichtung oder einem Projektionsobjektiv einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage geeignet ist und die flexible Einstellung von unterschiedlichen Polarisationsverteilungen einschließlich einer gemischt tangential-radialen Polarisationsverteilung ermöglicht.
Stand der Technik
Mikrolithographie wird zur Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente, wie beispielsweise integrierter Schaltkreise oder LCD's, angewendet. Der Mikrolithographieprozess wird in einer sogenannten Projektionsbelichtungsanlage durchgeführt, welche eine Beleuchtungseinrichtung und ein Projektionsobjektiv aufweist. Das Bild einer mittels der Beleuchtungseinrichtung beleuchteten Maske (= Retikel) wird hierbei mittels des Projektionsobjektivs auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes und in der Bildebene des Projektionsobjektivs angeordnetes Substrat (z. B. ein Siliziumwafer) projiziert, um die Maskenstruktur auf die lichtempfindliche Beschichtung des Substrats zu übertragen.
Sowohl in der Beleuchtungseinrichtung als auch im Projektionsobjektiv ist es bekannt, für eine kontrastreiche Abbildung insbesondere eine tangentiale Polarisationsverteilung einzustellen. Unter „tangentialer Polarisation” (oder „TE-Polarisation”) wird eine Polarisationsverteilung verstanden, bei der die Schwingungsebenen der elektrischen Feldstärkevektoren der einzelnen linear polarisierten Lichtstrahlen annähernd senkrecht zum auf die optische Systemachse gerichteten Radius orientiert sind. Hingegen wird unter „radialer Polarisation” (oder „TM-Polarisation”) eine Polarisationsverteilung verstanden, bei der die Schwingungsebenen der elektrischen Feldstärkevektoren der einzelnen linear polarisierten Lichtstrahlen annähernd radial zur optischen Systemachse orientiert sind. Entsprechend wird unter einer quasi-tangentialen bzw. einer quasi-radialen Polarisationsverteilung eine Polarisationsverteilung verstanden, bei der die vorstehenden Kriterien zumindest näherungsweise erfüllt sind.
Darüberhinaus besteht auch ein Bedarf nach der Einstellung weiterer, über die Pupille der Beleuchtungseinrichtung variierender Polarisationsverteilungen.
Aus DE 10 2010 029 905 A1 ist u. a. ein optisches System einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage bekannt, welche eine Spiegelanordnung mit unabhängig voneinander verstellbaren Spiegelelementen sowie eine polarisationsbeeinflussende optische Anordnung aus einer ersten Lambda/2-Platte und wenigstens einer zweiten Lambda/2-Platte aufweist, wobei diese Lambda/2-Platten in ihrer Relativposition zueinander verstellbar sind, wobei ferner ein polarisationsbeeinflussendes optisches Element vorgesehen sein kann, welches aus einem optisch aktiven Material hergestellt ist und ein variierendes Dickenprofil aufweist.
Des Weiteren ist aus US 2011/0188019 A1 u. a. ein polarisationsbeeinflussendes optisches Element aus optisch aktivem Material mit variierendem Dickenprofil bekannt.
Zum Stand der Technik wird ferner beispielhaft auf WO 2005/069081 A2 , US 2006/0055909 A1 , WO 03/077011 A1 und DE 10 2009 055 184 B4 verwiesen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein optisches System insbesondere einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage bereitzustellen, welches die flexible Einstellung von unterschiedlichen Polarisationsverteilungen einschließlich einer gemischt tangential-radialen Polarisationsverteilung ermöglicht.
Ein optisches System weist eine polarisationsbeeinflussende optische Anordnung auf, wobei diese polarisationsbeeinflussende optische Anordnung aufweist:

– wenigstens ein polarisationsbeeinflussendes optisches Element, welches aus einem optisch aktiven Material mit einer optischen Kristallachse besteht und ein in Richtung dieser optischen Kristallachse variierendes Dickenprofil aufweist;
– wenigstens eine Lambda/2-Platte;
– wenigstens einen Rotator, welcher eine Drehung der Polarisationsrichtung von auf den Rotator auftreffendem Licht um einen konstanten Polarisationsdrehwinkel bewirkt; und
– eine Aktuatorvorrichtung, mittels der die wenigstens eine Lambda/2-Platte und der wenigstens eine Rotator unabhängig voneinander zwischen einer Position innerhalb des optischen Strahlengangs und einer Position außerhalb des optischen Strahlengangs bewegbar sind.

Der vorliegenden Erfindung liegt insbesondere das Konzept zugrunde, mittels einer polarisationsbeeinflussenden optischen Anordnung aus einem in seiner Dicke variierenden polarisationsbeeinflussenden optischen Element aus optisch aktivem Material, einem Rotator sowie einer Lambda/2-Platte durch selektives Einbringen von Lambda/2-Platte bzw. Rotator in den optischen Strahlengang in flexibler Weise zwischen unterschiedlichen Ausgangspolarisationsverteilungen auswählen bzw. umschalten zu können, wobei insbesondere eine gemischt tangential-radiale Polarisationsverteilung erzeugbar ist.
Unter einer solchen „gemischt tangential-radialen Polarisationsverteilung” (welche auch als TE/TM-Polarisationsverteilung oder TM/TE-Polarisationsverteilung bezeichnet werden kann) ist hier und im Folgenden eine Polarisationsverteilung zu verstehen, welche einen (kontinuierlichen oder schrittweisen) Übergang zwischen einer tangentialen und einer radialen Polarisationsverteilung aufweist. Mit anderen Worten weist eine solche Polarisationsverteilung im Übergang zwischen Orten in der Pupille, in denen die Schwingungsebenen der elektrischen Feldstärkevektoren der einzelnen linear polarisierten Lichtstrahlen annähernd senkrecht zum auf die optische Systemachse gerichteten Radius orientiert sind, und Orten, in denen die Schwingungsebenen der elektrischen Feldstärkevektoren der einzelnen linear polarisierten Lichtstrahlen annähernd parallel zum auf die optische Systemachse gerichteten Radius orientiert sind, Orte auf, in denen die Schwingungsebenen der elektrischen Feldstärkevektoren zwischen diesen beiden „extremen” Positionen liegen und kontinuierlich oder schrittweise über die Pupille von der tangentialen zur radialen Ausrichtung übergehen.
Dadurch, dass die in der erfindungsgemäßen polarisationsbeeinflussenden optischen Anordnung zusätzlich zu dem polarisationsbeeinflussenden optischen Element vorhandenen Komponenten, nämlich Lambda/2-Platte und Rotator, selektiv und unabhängig voneinander in den optischen Strahlengang einfahrbar bzw. aus dem optischen Strahlengang herausfahrbar ausgeführt sind, kann je nach Kombination dieser im Strahlengang befindlichen Komponenten flexibel zwischen unterschiedlichen Ausgangspolarisationsverteilungen umgeschaltet werden. Dabei kann die Aktuatorvorrichtung einzelne, den jeweiligen o. g. Komponenten der polarisationsbeeinflussenden optischen Anordnung zugeordnete Aktuatoren aufweisen.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird insbesondere die vorstehend beschriebene „gemischt tangential-radiale Polarisationsverteilung” durch Kombination der Wirkung eines aus optisch aktivem Material mit variierendem Dickenprofil hergestellten polarisationsbeeinflussenden optischen Elementes, wie es als solches aus WO 2005/069081 A2 bekannt ist, mit der durch eine Lambda/2-Platte erzielten „Symmetriebrechung” erzielt. Während nämlich durch das polarisationsbeeinflussende optische Element – wie im Weiteren näher erläutert – beispielsweise zunächst eine tangentiale oder quasi-tangentiale Polarisationsverteilung erzeugbar ist, kann infolge der Lambda/2-Platte in der polarisationsbeeinflussenden optischen Anordnung die letztlich erhaltene Ausgangspolarisationsverteilung weiter modifiziert werden, indem die tangentiale oder quasi-tangentiale Polarisationsverteilung in eine gemischt tangential-radiale Polarisationsverteilung umgewandelt wird. Dabei entspricht die polarisationsbeeinflussende Wirkung der Lambda/2-Platte einer Spiegelung der Polarisationsvorzugsrichtung des auftreffenden Lichtes an der optischen Kristallachse der Lambda/2-Platte. Diese polarisationsbeeinflussende Wirkung kann darüberhinaus bei (im Weiteren noch näher erläuterter) drehbarer Ausführung der Lambda/2-Platte (mit Drehbarkeit um die optische Systemachse bzw. um eine zur Lichtausbreitungsrichtung parallele Achse) in flexibler Weise weiter verändert werden.
Das erfindungsgemäße Umschalten auf unterschiedliche Polarisationsverteilungen einschließlich der genannten gemischt tangential-radialen Polarisationsverteilung kann dabei insbesondere ohne Erfordernis einer Drehung des polarisationsbeeinflussenden optisches Elementes oder ohne einen Austausch desselben verwirklicht werden und ist somit auch bei typischerweise begrenztem, zur Verfügung stehendem (und beispielsweise für eine Wechsel- oder Drehvorrichtung für das des polarisationsbeeinflussende optische Element nicht ausreichendem) Bauraum realisierbar.
Der in der erfindungsgemäßen polarisationsbeeinflussenden optischen Anordnung weiter vorgesehene Rotator, welcher vorzugsweise als 90°-Rotator ausgelegt sein kann, ermöglicht es, nach Wunsch anstelle der vorstehend beschriebenen TE/TM- bzw. TM/TE-Ausgangspolarisationsverteilung eine Ausgangspolarisationsverteilung zu erzeugen, in welcher wiederum ein kontinuierlicher oder schrittweiser Übergang zwischen einer tangentialen und einer radialen Polarisationsverteilung vorhanden ist, jedoch infolge der durch den 90°-Rotator eingeführten Drehung der Polarisationsvorzugsrichtung gerade mit tangential verlaufender Polarisationsvorzugsrichtung an den Positionen, wo im vorstehend beschriebenen Beispiel radiale Polarisation vorgelegen hatte, und umgekehrt. Des Weiteren ermöglicht es der Rotator, bei Platzierung der Lambda/2-Platte außerhalb des optischen Strahlenganges z. B. eine durch das polarisationsbeeinflussende optische Element erzeugte tangentiale Polarisationsverteilung in eine radiale Polarisationsverteilung umzuwandeln oder umgekehrt.
Der Rotator kann in Ausführungsformen der Erfindung ebenfalls als Lambda/2-Platte ausgebildet sein bzw. wenigstens eine Lambda/2-Platte aufweisen.
Gemäß einer Ausführungsform ist mittels der Aktuatorvorrichtung ferner das polarisationsbeeinflussende optische Element unabhängig von der Lambda/2-Platte und dem Rotator zwischen einer Position innerhalb des optischen Strahlengangs und einer Position außerhalb des optischen Strahlengangs bewegbar.
Gemäß einer Ausführungsform weist das optische System eine optische Achse auf, wobei die Lambda/2-Platte um diese optische Achse oder um eine hierzu parallele Achse drehbar ausgestaltet ist, um die erzeugte Ausgangspolarisationsverteilung weiter in flexibler Weise zu verändern. Diese Ausgestaltung des optischen Systems mit einer drehbaren Lambda/2-Platte ist auch unabhängig von dem zuvor erläuterten Konzept eines in der polarisationsbeeinflussenden optischen Anordnung vorhandenen Rotators vorteilhaft.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Lambda/2-Platte wenigstens ein erstes Teilelement aus optisch positiv einachsigem Kristallmaterial und wenigstens ein zweites Teilelement aus optisch negativ einachsigem Kristallmaterial auf. Durch diese (als solche aus DE 10 2007 059 258 A1 bekannte) Ausgestaltung der Lambda/2-Platte wird es insbesondere ermöglicht, eine einfallswinkelunabhängige polarisationsbeeinflussende Wirkung der Lambda/2-Platte in einer Ebene einer mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage vorzunehmen, in welcher die Lichtstrahlen nicht sämtlich zueinander parallel sind, sondern eine Winkelverteilung aufweisen. Insbesondere kann eine einfallswinkelunabhängige Einstellung der Polarisation in einer Ebene erfolgen, die entweder nicht einer Pupillenebene entspricht oder aber die eine Pupillenebene darstellt, welche in Lichtausbreitungsrichtung nach einem felderzeugenden optischen Element angeordnet ist und somit unter unterschiedlichen Winkeln vom Licht durchlaufen wird.
Dabei wird unter einem optisch positiv einachsigen Kristallmaterial (auch: doppelbrechendes Material von optisch positivem Charakter) hier und im Folgenden im Einklang mit der üblichen Terminologie ein optisch einachsiges Kristallmaterial verstanden, für das die außerordentliche Brechzahl n_e größer als die ordentliche Brechzahl n_o ist. Entsprechend wird unter einem optisch negativ einachsigen Kristallmaterial (auch: doppelbrechendes Material von optisch negativem Charakter) ein optisch einachsiges Kristallmaterial verstanden, für das die außerordentliche Brechzahl n_e kleiner als die ordentliche Brechzahl n_o ist. Geeignete optisch positive Materialien sind beispielsweise kristallines Quarz (SiO₂) und Magnesiumfluorid (MgF₂). Geeignete optisch negative Materialien sind beispielsweise Saphir (Al₂O₃) und Lanthanfluorid (LaF₃). Hinsichtlich beispielhafter quantitativer Angaben zu den zur Erzeugung einer Lambda/2-Platte entsprechenden Wirkung geeigneten Dicken der Teilelemente wird auf DE 10 2007 059 258 A1 (vgl. dort Tabellen 1 ff.) Bezug genommen.
Die Anordnung der Lambda/2-Platte in einer der vorstehend genannten Positionen (d. h. in einer bezogen auf die erste Pupillenebene nachfolgenden Position) kann insbesondere im Hinblick darauf vorteilhaft sein, dass mittels einer solchen Positionierung ein über die erfindungsgemäß zunächst angestrebte Wirkung der flexiblen Polarisationseinstellung hinausgehender Effekt einer Retardierungskompensation erzielt werden kann: Da nämlich eine im optischen System vorhandene unerwünschte Polarisationselliptizität, welche im bezogen auf die Lichtausbreitungsrichtung der Lambda/2-Platte vorausgehenden („ersten”) Teil der Beleuchtungseinrichtung erzeugt bzw. aufgesammelt wurde, durch die Wirkung der Lambda/2-Platte umgekehrt wird (d. h. von rechtszirkular elliptisch in linkszirkular elliptisch oder umgekehrt), kann eine zumindest teilweise Kompensation einer unerwünschten Systemretardierung durch die im auf die Lambda/2-Platte bezogen auf die Lichtausbreitungsrichtung nachfolgenden („zweiten”) Teil der Beleuchtungseinrichtung erzeugte bzw. aufgesammelte Polarisationselliptizität erzielt werden. Diese Kompensation kann prinzipiell auch durch den vorstehend beschriebenen 90°-Rotator (welcher ebenfalls als Lambda/2-Platte ausgestaltet sein kann) als Bestandteil der polarisationsbeeinflussenden optischen Anordnung erfolgen.
Gemäß diesem Aspekt nimmt die erfindungsgemäß eingesetzte Lambda/2-Platte somit insofern eine Doppelfunktion wahr, als sie zum einen der gezielten Erzeugung einer gewünschten Polarisationsverteilung dient bzw. hierzu beiträgt, und zum anderen auch eine zumindest teilweise Kompensation einer unerwünschten Systemretardierung bewirkt.
Die Erfindung betrifft ferner eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage sowie ein Verfahren zur mikrolithographischen Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der Beschreibung sowie den Unteransprüchen zu entnehmen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Aufbaus einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage mit einer polarisationsbeeinflussenden optischen Anordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
2 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Aufbaus einer polarisationsbeeinflussenden optischen Anordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
3a–d schematische Darstellungen zur Erläuterung beispielhafter Ausführungsformen eines in der erfindungsgemäßen polarisationsbeeinflussenden optischen Anordnung vorgesehenen polarisationsbeeinflussenden optischen Elements;
4–5 schematische Darstellungen unterschiedlicher, im Rahmen der Erfindung erzeugbarer Ausgangspolarisationsverteilungen;
6a–b schematische Darstellungen zur Erläuterung eines weiteren Aspektes der in der erfindungsgemäßen polarisationsbeeinflussenden optischen Anordnung vorgesehenen Lambda/2-Platte; und
7–10 schematische Darstellungen zur Erläuterung weiterer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
1 zeigt in schematischer Darstellung eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage 100 mit einer Lichtquelleneinheit 101, einer Beleuchtungseinrichtung 110, einer abzubildende Strukturen aufweisenden Maske 125, einem Projektionsobjektiv 130 und einem zu belichtenden Substrat 140. Die Lichtquelleneinheit 101 umfasst als Lichtquelle einen DUV- oder VUV-Laser, beispielsweise einen ArF-Laser für 193 nm, einen F₂-Laser für 157 nm, einen Ar₂-Laser für 126 nm oder einen Ne₂-Laser für 109 nm, und eine Strahlformungsoptik, welche ein paralleles Lichtbüschel erzeugt. Die Strahlen des Lichtbüschels weisen eine lineare Polarisationsverteilung auf, wobei die Schwingungsebenen des elektrischen Feldvektors der einzelnen Lichtstrahlen in einheitlicher Richtung verlaufen.
Das parallele Lichtbüschel trifft auf ein Divergenz erhöhendes optisches Element 111. Als Divergenz erhöhendes optisches Element 111 kann beispielsweise eine Rasterplatte aus diffraktiven oder refraktiven Rasterelementen eingesetzt werden. Jedes Rasterelement erzeugt ein Strahlenbüschel, dessen Winkelverteilung durch Ausdehnung und Brennweite des Rasterelementes bestimmt ist. Die Rasterplatte befindet sich in der Objektebene eines nachfolgenden Objektivs 112 oder in deren Nähe. Das Objektiv 112 ist ein Zoom-Objektiv, welches ein paralleles Lichtbüschel mit variablem Durchmesser erzeugt. Das parallele Lichtbüschel wird durch einen Umlenkspiegel 113 auf eine optische Einheit 114 gerichtet, die ein Axikon 115 aufweist. Durch das Zoom-Objektiv 112 in Verbindung mit dem Axikon 115 werden in einer Pupillenebene 116 je nach Zoom-Stellung und Position der Axikonelemente unterschiedliche Beleuchtungskonfigurationen erzeugt.
In weiteren Ausführungsformen kann die Beleuchtungseinrichtung zur Erzeugung unterschiedlicher Beleuchtungskonfigurationen auch (anstelle des Divergenz erhöhenden optischen Elementes 111 und des Zoom-Objektiv 112 in Verbindung mit dem Axikon 115) eine Spiegelanordnung aufweisen, welche eine Vielzahl unabhängig voneinander einstellbarer Spiegelelemente umfasst und wie sie z. B. aus WO 2005/026843 A2 bekannt ist. Diese Spiegelelemente können jeweils individuell, z. B. in einem Winkelbereich von –2° bis +2°, insbesondere –5° bis +5°, weiter insbesondere –10° bis +10°, verkippt werden. Durch eine geeignete Verkippungsanordnung der Spiegelelemente in der Spiegelanordnung kann in der Pupillenebene 116 ebenfalls eine gewünschte Lichtverteilung, z. B. ein annulares Beleuchtungssetting oder auch ein Dipol-Setting oder ein Quadrupol-Setting, ausgebildet werden, indem das zuvor homogenisierte und kollimierte Laserlicht je nach gewünschtem Beleuchtungssetting durch die Spiegelelemente jeweils in die entsprechende Richtung gelenkt wird.
In der Pupillenebene 116 oder in deren unmittelbarer Nähe befindet sich eine polarisationsbeeinflussende optische Anordnung 150, wie sie im Weiteren unter Bezugnahme auf 2ff. näher erläutert wird.
Auf die optische Einheit 114 folgt ein Retikel-Maskierungssystem (REMA) 118, welches durch ein REMA-Objektiv 119 auf die Struktur tragende Maske (Retikel) 125 abgebildet wird und dadurch den ausgeleuchteten Bereich auf dem Retikel 125 begrenzt. Die Struktur tragende Maske 125 wird mit dem Projektionsobjektiv 130 auf das lichtempfindliche Substrat 140 abgebildet. Zwischen einem letzten optischen Element 135 des Projektionsobjektivs 130 und dem lichtempfindlichen Substrat 140 kann sich eine Immersionsflüssigkeit 136 mit einem von Luft verschiedenen Brechungsindex befinden.
Gemäß 2 weist die polarisationsbeeinflussende optische Anordnung 150 in Lichtausbreitungsrichtung (durch den Pfeil „L” bezeichnet) aufeinanderfolgend einen Rotator 240, ein im Weiteren unter Bezugnahme auf 3a–d näher beschriebenes polarisationsbeeinflussendes optisches Element 200 und eine Lambda/2-Platte 250 auf. Der Rotator 240 kann dabei auch selbst als (weitere) Lambda/2-Platte ausgestaltet sein oder wenigstens eine Lambda/2-Platte aufweisen. Des Weiteren kann die Lambda/2-Platte 250 ebenso wie der ggf. als Lambda/2-Platte ausgestaltete Rotator 240 auch (wie im Weiteren unter Bezugnahme auf 8 noch näher erläutert) um eine Drehachse drehbar ausgestaltet sein, wobei diese Drehachse entlang der optischen Systemachse oder parallel dazu verläuft.
Das polarisationsbeeinflussende optische Element 200 ist aus einem optisch aktiven Material, insbesondere Quarz, hergestellt und weist ein in Richtung der optischen Kristallachse variierendes Dickenprofil auf. Die generelle Wirkungsweise optisch aktiver Kristalle und aus solchen Kristallen gefertigter polarisationsbeeinflussender optischer Elemente ist in 3d veranschaulicht. Optisch aktive Kristalle weisen mindestens eine optische Kristallachse CA auf, die durch die Kristallstruktur gegeben ist. Breitet sich linear polarisiertes Licht entlang dieser optischen Kristallachse CA aus, wird die Schwingungsebene des elektrischen Feldvektors 281 um einen Drehwinkel β gedreht, der proportional zur im Kristall 280 zurückgelegten Strecke d ist. Der entsprechende Proportionalitätsfaktor ist das spezifische Drehvermögen α und stellt eine materialspezifische Größe dar, die von der eingestrahlten Wellenlänge abhängig ist. Das spezifische Drehvermögen wurde beispielsweise für Quarz bei einer Wellenlänge von 180 nm zu (325.2 ± 0.5)°/mm bestimmt.
3a zeigt ein konkretes Ausführungsbeispiel eines solchen polarisationsbeeinflussenden optischen Elements 200. Das Dickenprofil des polarisationsbeeinflussenden optischen Elements 200 ist im Ausführungsbeispiel derart beschaffen, dass das Element 200 eine lineare Polarisationsverteilung mit einer über den Lichtbündelquerschnitt konstanten Polarisationsvorzugsrichtung eines durch das Element 200 hindurchtretenden Lichtbündels in eine tangentiale Polarisationsverteilung umwandelt. Das polarisationsbeeinflussende optische Element 200 weist im Ausführungsbeispiel eine zylindrische Form mit einer als kreisförmige Planfläche ausgeführten Grundfläche 303 und einer dieser gegenüberliegenden Fläche 305 sowie aus fertigungstechnischen Gründen eine zentrale Bohrung 11 auf und ist aus Teilelementen 210, 220 zusammengesetzt.
Im Ausführungsbeispiel weist das polarisationsbeeinflussende optische Element 200 entlang eines Radius R, der senkrecht zur Elementachse EA steht und einen Winkel θ mit einer die Elementachse schneidenden und als Bezugsachse für den Azimutwinkel θ dienenden Referenzachse RA bildet, eine konstante Dicke auf. Der in 3b dargestellte Dickenverlauf ist somit nur vom Azimutwinkel θ abhängig. Im Ausführungsbeispiel von 3a, b ist ein azimutaler Schnitt d(r = const, θ) durch das Dickenprofil d(r, θ) für einen Azimutwinkel 10° < θ < 170° (insbesondere 0° < θ < 180°) und für einen Azimutwinkel 190° < θ < 350° (insbesondere 180° < θ < 360°) und für einen konstanten Abstand r von der Elementachse eine lineare Funktion des Azimutwinkels θ, wobei diese lineare Funktion zumindest annähernd eine Steigung |m| = 180° / απr aufweist, wobei α das spezifische Drehvermögen des optisch aktiven Kristalls ist.
Die Erfindung ist hinsichtlich der Ausgestaltung des polarisationsbeeinflussenden optischen Elementes 200 nicht auf das in 3a dargestellte, in den Teilelementen 210, 220 kontinuierlich mit dem Azimutwinkel variierende Dickenprofil beschränkt. Gemäß einer weiteren, in 3c in Draufsicht dargestellten Ausführungsform können die Segmente des polarisationsbeeinflussenden optischen Elementes 230 auch ein treppenförmiges Profil aufweisen bzw. aus einzelnen, jeweils planparallelen kreissektorförmigen Elementen 231 zusammengesetzt sein. Dabei kann eine quasi-tangentiale Polarisationsverteilung auch durch Ausgestaltung des polarisationsbeeinflussenden optischen Elementes mit nur zwei einander gegenüberliegenden, jeweils planparallelen jeweils einen Polarisationsdrehwinkel von 90° bewirkenden Elementen erzielt werden.
Der Erfindung ermöglicht es nun, durch Kombination des vorstehend beschriebenen, in seiner Dicke variierenden polarisationsbeeinflussenden optischen Elements 200 aus optisch aktivem Material mit einer Lambda/2-Platte 250 sowie einem (vorzugsweise 90°-)Rotator 240 unterschiedliche Polarisationsverteilungen in flexibler Weise dadurch einzustellen, dass die Lambda/2-Platte 250 bzw. der Rotator 240 selektiv in den optischen Strahlengang eingebracht bzw. aus diesem entfernt werden können, wie im Weiteren unter Bezugnahme auf 2ff. erläutert wird.
Zur selektiven Platzierung der Lambda/2-Platte 250 sowie des Rotators 240 im optischen Strahlengang weist die polarisationsbeeinflussende optische Anordnung 150 einen geeigneten Aktuator auf, welcher z. B. als Retraktor ausgeführt sein kann, um die Lambda/2-Platte 250 und den Rotator 240 unabhängig voneinander in einer gemeinsamen Vorschubrichtung (im gezeigten Ausführungsbeispiel entlang der y-Richtung im eingezeichneten Koordinatensystem) zu bewegen und auf diese Weise selektiv im optischen Strahlengang zu positionieren. Die Bewegbarkeit der Komponenten 240, 250 sowie auch des Elements 200 ist in 2 durch die eingezeichneten Doppelpfeile symbolisiert.
Unter erneuter Bezugnahme auf 2 bewirkt zunächst der Rotator 240 eine Drehung der Polarisationsrichtung von auf den Rotator 240 auftreffendem Licht um einen konstanten Polarisationsdrehwinkel, wobei dieser Polarisationsdrehwinkel im Ausführungsbeispiel 90° beträgt, indem die Schwingungsebene des elektrischen Feldstärkevektors jedes einzelnen linear polarisierten Lichtstrahls des Strahlbündels um 90° gedreht wird. In weiteren Ausführungsbeispielen kann der Rotator 240 bezogen auf die Lichtausbreitungsrichtung auch nach dem polarisationsbeeinflussende optische Element 200 angeordnet sein. Eine mögliche Ausgestaltung des Rotators 240 ist, eine planparallele Platte aus einem optisch aktiven Kristall im Strahlengang vorzusehen, deren Dicke etwa 90°/α_p beträgt, wobei α_p das spezifische Drehvermögen des optisch aktiven Kristalls angibt, und wobei die optische Kristallachse dieser planparallelen Platte parallel zu ihrer Elementachse und zur optischen Systemachse verläuft. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann der Rotator 240 aus zwei Lambda/2-Platten aus doppelbrechendem Kristall zusammengesetzt sein. Diese weisen jeweils eine langsame Achse, die in Richtung kleiner Brechzahl verläuft, und eine dazu senkrechte schnelle Achse, die in Richtung hoher Brechzahl verläuft, auf. Dabei sind die beiden Lambda/2-Platten so gegeneinander verdreht, dass jeweils ihre langsamen Achsen bzw. ihre schnellen Achsen einen Winkel von 45° bilden.
Der Rotator 240 kann ferner selbst als Lambda/2-Platte ausgebildet sein. In diesem Falle kann ebenfalls lediglich beispielhaft – und ausgehend von der Anordnung in 2 – mittels des als Lambda/2-Platte ausgebildeten Rotators 240 eine pupillenunabhängige Drehung der Polarisationsrichtung, mittels des polarisationsbeeinflussenden optischen Elementes 200 eine Umwandlung in eine tangentiale Polarisationsverteilung, und mittels der (weiteren) Lambda/2-Platte 250 schließlich eine Umwandlung in eine gemischt tangential-radiale Polarisationsverteilung erfolgen.
In weiteren Ausführungsformen kann eine Wechselvorrichtung eingesetzt werden, um einen von einer Mehrzahl unterschiedlicher Rotatoren (mit voneinander verschiedenen Polarisationsdrehwinkeln) über einen geeigneten Aktuator aus dem optischen Strahlengang heraus bzw. in den Strahlengang hinein zu schieben. Hierbei kann es sich lediglich beispielhaft um eine mit einer geeigneten Drehmechanik sowie ggf. einem integrierten Motor ausgestatteten Revolvervorrichtung handeln.
Die schematischen Darstellungen in 4a–c dienen zur Veranschaulichung der durch das Zusammenwirken von polarisationsbeeinflussendem optischem Element 200 und Lambda/2-Platte 250 erzielbaren Ausgangspolarisationsverteilung. Dabei entspricht die in 4b gezeigte Polarisationsverteilung P401 einer tangentialen Polarisationsverteilung, wie sie durch das polarisationsbeeinflussende optische Element 200 für den Fall einer konstant linearen Eingangspolarisationsverteilung erhalten wird.
Die Lambda/2-Platte 250 bewirkt eine Spiegelung der Polarisationsvorzugsrichtung des auftreffenden Lichtes an der optischen Kristallachse der Lambda/2-Platte 250, wobei die Lage dieser optischen Kristallachse in 4c eingezeichnet und mit „fa” bezeichnet ist und im eingezeichneten Koordinatensystem in y-Richtung verläuft. In weiteren Ausführungsbeispielen kann die Lambda/2-Platte 250 um die optische Systemachse OA bzw. eine zur (durch den Pfeil „L” bezeichnete) Lichtausbreitungsrichtung parallele Achse drehbar ausgestaltet sein, um die erzeugte Ausgangspolarisationsverteilung weiter in flexibler Weise zu verändern. Die Lambda/2-Platte 250 kann aus geeignetem doppelbrechendem Material, beispielsweise kristallinem Quarz mit zur Lichtausbreitungsrichtung bzw. zur (in z-Richtung im eingezeichneten Koordinatensystem verlaufenden) optischen Systemachse senkrechter Orientierung der optischen Kristallachse, hergestellt sein, in welchem Falle zur Realisierung einer Lambda/2-Verzögerung nur eine vergleichsweise geringe Dicke von wenigen Mikrometern (μm) erforderlich ist.
Die aus der Polarisationsverteilung P401 nach der Lambda/2-Platte 250 erhaltenen Ausgangspolarisationsverteilung P402 ist in 4c dargestellt und derart beschaffen, dass die Polarisationsvorzugsrichtung bzw. die Schwingungsrichtung des elektrischen Feldstärkevektors in den Positionen unter „12 Uhr”, „3 Uhr”, „6 Uhr” und „9 Uhr” tangential, und unter den gegenüber diesen Positionen um 45° um die x-Achse bzw. die optische Systemachse OA verdrehten Positionen radial verläuft. Dazwischen erfolgt ein kontinuierlicher Übergang zwischen diesen „Extremen”, indem die Schwingungsrichtung über die Pupille kontinuierlich aus der tangentialen in die radiale Ausrichtung übergeht. Die durch Zusammenwirken des polarisationsbeeinflussenden optischen Elements 200 mit der Lambda/2-Platte 250 erzeugte Ausgangspolarisationsverteilung weist somit einen kontinuierlichen Übergang zwischen einer tangentialen und einer radialen Polarisationsverteilung auf und stellt somit eine „gemischt tangential-radiale Polarisationsverteilung” dar. Diese in 4c dargestellte Polarisationsverteilung kann auch als TE/TM-Polarisationsverteilung oder als TM/TE-Polarisationsverteilung bezeichnet werden.
Die erfindungsgemäße, aus polarisationsbeeinflussendem optischen Element 200, Lambda/2-Platte 250 und ggf. Rotator 240 aufgebaute polarisationsbeeinflussende optische Anordnung 150 kann zur flexiblen Einstellung unterschiedlicher Polarisationsverteilungen eingesetzt werden, wie unter Bezugnahme auf 5a–d erläutert wird.
Durch den Rotator 240 kann bei kombiniertem Einsatz mit dem polarisationsbeeinflussenden optischen Element 200 und der Lambda/2-Platte 250 erreicht werden, dass die polarisationsbeeinflussende optische Anordnung 150 anstelle der gemischt tangential-radialen Ausgangspolarisationsverteilung von 4c, welche auch in 5a nochmals schematisch und vereinfacht dargestellt und mit „P501” bezeichnet ist, eine in 5b angedeutete Ausgangspolarisationsverteilung erzeugt, in welcher die Polarisationsvorzugsrichtung bzw. die Schwingungsrichtung des elektrischen Feldstärkevektors in den Positionen unter „12 Uhr”, „3 Uhr”, „6 Uhr” und „9 Uhr” radial, und unter den gegenüber diesen Positionen um 45° um die x-Achse bzw. um die optische Systemachse OA verdrehten Positionen tangential verläuft. Diese Ausgangspolarisationsverteilung P502 weist ebenfalls einen kontinuierlichen Übergang zwischen einer tangentialen Polarisationsverteilung und einer radialen Polarisationsverteilung auf und stellt ebenfalls eine gemischt tangential-radiale Polarisationsverteilung dar.
Des Weiteren kann durch die polarisationsbeeinflussende optische Anordnung 150 (bei Platzierung sowohl des Rotators 240 als auch der Lambda/2-Platte 250 außerhalb des optischen Strahlenganges) auch eine tangentiale oder (je nach Ausgestaltung des polarisationsbeeinflussenden optischen Elements 200) quasi-tangentiale Ausgangspolarisationsverteilung gemäß 5d oder auch (bei Platzierung des Rotators 240 innerhalb des optischen Strahlenganges und der Lambda/2-Platte 250 außerhalb des optischen Strahlenganges) auch eine radiale oder (je nach Ausgestaltung des polarisationsbeeinflussenden optischen Elements 200) quasi-radiale Ausgangspolarisationsverteilung gemäß 5d erzeugt werden.
Zusammenfassend kann mittels der in 2 gezeigten polarisationsbeeinflussenden optischen Anordnung 150 durch selektives Einbringen der einzelnen Komponenten 240, 200 und 250 in den optischen Strahlengang in flexibler Weise zwischen unterschiedlichen Ausgangspolarisationsverteilungen umgeschaltet werden, wobei insbesondere die in 5a–d lediglich schematisch dargestellten Ausgangspolarisationsverteilungen, nämlich neben den bereits beschriebenen gemischt tangential-radialen Polarisationsverteilungen P501 bzw. P502 (gemäß 5a und 5b) eine radiale Polarisationsverteilung P503 (5c) und eine tangentiale Polarisationsverteilung P504 (5d), einstellbar sind.
Wenngleich in der anhand von 1 beschriebenen Anordnung die Lambda/2-Platte 250 in ihrer Position innerhalb des optischen Strahlengangs mitsamt den übrigen Komponenten der polarisationsbeeinflussenden optischen Anordnung 150 in einer ersten Pupillenebene der Beleuchtungseinrichtung 110 angeordnet ist, ist die Erfindung nicht hierauf beschränkt. Vielmehr kann die Lambda/2-Platte 250 in weiteren Ausführungsformen auch in einer bezogen auf die erste Pupillenebene der Beleuchtungseinrichtung nachfolgenden Position angeordnet sein. Dabei kann insbesondere mittels einer geeigneten Positionierung der Lambda/2-Platte 250 ein über die erfindungsgemäß zunächst angestrebte Wirkung der flexiblen Polarisationseinstellung hinausgehender Effekt einer Retardierungskompensation erzielt werden, wie im Weiteren unter Bezugnahme auf 6a–c erläutert wird.
In der stark vereinfachten, schematischen Darstellung von 6a ist durch den Block „I” derjenige Abschnitt der Beleuchtungseinrichtung symbolisiert, welcher sich in Lichtausbreitungsrichtung vor der Lambda/2-Platte 250 befindet, und durch den Block „II” ist derjenige Abschnitt der Beleuchtungseinrichtung symbolisiert, welcher sich in Lichtausbreitungsrichtung nach der Lambda/2-Platte 250 befindet. Wie weiter in 6b, c schematisch dargestellt ist, bewirkt die Lambda/2-Platte 250 eine Umkehrung der Polarisationselliptizität, welche in unerwünschter Weise im bezogen auf die Lichtausbreitungsrichtung der Lambda/2-Platte 250 vorausgehenden Teil der Beleuchtungseinrichtung (Block „I”) erzeugt bzw. aufgesammelt wurde. Dabei kann die in 6b veranschaulichte Polarisationsverteilung z. B. durch eine radiale oder tangentiale Verteilung der schnellen Achse der Doppelbrechung im Material optischer Komponenten wie z. B. Linsen im optischen System hervorgerufen werden.
Infolge der durch die Lambda/2-Platte 250 bewirkten Umkehrung der Polarisationselliptizität kann eine zumindest teilweise Kompensation einer unerwünschten Systemretardierung durch die im auf die Lambda/2-Platte 250 bezogen auf die Lichtausbreitungsrichtung nachfolgenden Teil der Beleuchtungseinrichtung (Block „II”) erzeugte bzw. aufgesammelte Polarisationselliptizität erzielt werden. Hierbei nimmt die erfindungsgemäß eingesetzte Lambda/2-Platte 250 insofern eine Doppelfunktion wahr, als sie zum einen (wie zuvor anhand von 4–5 beschriebenen) zur gezielten Erzeugung einer gewünschten Polarisationsverteilung beiträgt, und zum anderen auch eine zumindest teilweise Kompensation einer unerwünschten Systemretardierung bewirkt.
Das vorstehend beschriebene Kompensationsprinzip ist nicht auf die Kompensation einer unerwünschten Systemretardierung bei konstant linearer (Soll-)Polarisationsverteilung beschränkt, sondern auch in Verbindung mit anderen, komplexeren (Soll-)Polarisationsverteilungen realisierbar. Zur optimalen Verwirklichung des vorstehend beschriebenen Kompensationseffekts kann dabei je nach der konkreten, im optischen System erzeugten (Soll-)Polarisationsverteilung anstelle einer einzigen Lambda/2-Platte auch eine Anordung aus einer Mehrzahl von Lambda/2-Platten eingesetzt werden, wobei die Ausrichtung der schnellen Achse der Doppelbrechung in dieser Anordung von Lambda/2-Platten variieren kann und insbesondere in den einzelnen Lambda/2-Platten idealerweise an jedem Pupillenort jeweils senkrecht oder parallel zur Polarisationsrichtung verläuft.
Des Weiteren kann die zur Verwirklichung des vorstehend beschriebenen Kompensationsprinzips eingesetzte Lambda/2-Platte (bzw. die Anordung aus einer Mehrzahl von Lambda/2-Platten) grundsätzlich auch an einer Position angeordnet werden, in welcher die Lichtstrahlen nicht sämtlich zueinander parallel sind, sondern eine Winkelverteilung aufweisen, also etwa in einer Ebene, die entweder nicht einer Pupillenebene entspricht oder aber die eine Pupillenebene darstellt, welche in Lichtausbreitungsrichtung nach einem felderzeugenden optischen Element angeordnet ist und die somit unter unterschiedlichen Winkeln vom Licht durchlaufen wird.
Um auch in solchen Situationen eine einfallswinkelunabhängige Einstellung der Polarisation durch die Lambda/2-Platte (bzw. durch die Anordung aus einer Mehrzahl von Lambda/2-Platten) zu verwirklichen, kann die Lambda/2-Platte (oder können die Lambda/2-Platten der entsprechenden Anordnung) – in für sich aus DE 10 2007 059 258 A1 bekannter Weise – so ausgestaltet sein, dass sie ein erstes Teilelement aus optisch positiv einachsigem Kristallmaterial und wenigstens ein zweites Teilelement aus optisch negativ einachsigem Kristallmaterial aufweist bzw. aufweisen. Geeignete optisch positive Materialien sind beispielsweise kristallines Quarz (SiO₂) und Magnesiumfluorid (MgF₂). Geeignete optisch negative Materialien sind beispielsweise Saphir (Al₂O₃) und Lanthanfluorid (LaF₃). Hinsichtlich beispielhafter quantitativer Angaben zu den in einem der Verzögerungselementen jeweils vorhandenen Teilelementen, insbesondere zu den zur Erzeugung einer Lambda/2-Platte entsprechenden Wirkung geeigneten Dicken, wird auf DE 10 2007 059 258 A1 (vgl. dort Tabellen 1 ff.) Bezug genommen. Grundsätzlich kann bei einer solchen Ausgestaltung die erfindungsgemäß eingesetzte Lambda/2-Platte (oder die Lambda/2-Platten der entsprechenden Anordnung) an einer beliebigen Position in der Beleuchtungseinrichtung angeordnet werden, wobei vorzugsweise die Einfallswinkel der auf die Lambda/2-Platte oder die Anordung von Lambda/2-Platten auftreffenden Lichtstrahlen nicht größer als 40° sind.
7–10 zeigen schematische Darstellungen zur Erläuterung weiterer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. 7a–l zeigt zunächst in Form einer Tabelle, jeweils neben einer in der ersten Spalte der Tabelle (d. h. in 7a, c, e, g, i und k) enthaltenen schematischen Darstellung der jeweiligen Positionierung der in der erfindungsgemäßen polarisationsbeeinflussenden optischen Anordnung 150 im Aufbau aus 2 enthaltenen Komponenten 240, 200 und 250 innerhalb bzw. außerhalb des optischen Strahlenganges, in der zweiten Spalte der Tabelle (d. h. in 7b, d, f, h, j und l) die jeweils erzielbare Polarisationsverteilung. Dabei ist jeweils das auf die Anordnung 150 auftreffende Licht, wie aus 7a–b ersichtlich, in y-Richtung polarisiert, und die Lambda/2-Platte 250 ist derart angeordnet, dass die schnelle Achse der Doppelbrechung entweder in x-Richtung oder in y-Richtung orientiert ist.
Wenngleich in den Beispielen von 7 jeweils das polarisationsbeeinflussende optische Element 200 mit dem anhand von 3a–b beschriebenen Dickenprofil (also zur Umwandlung einer konstant linearen Polarisationsvorzugsrichtung in eine zumindest näherungsweise tangentiale Polarisationsverteilung) ausgestaltet ist, ist die Erfindung nicht hierauf beschränkt, so dass in weiteren Ausführungsformen auch ein anderes Dickenprofil des polarisationsbeeinflussenden optischen Elementes 200 zur Erzeugung einer jeweils gewünschten Polarisationsverteilung gewählt werden kann.
In 10a–b ist lediglich beispielhaft ein weiteres mögliches Dickenprofil des polarisationsbeeinflussenden optischen Elementes 200 sowie dessen Wirkung erläutert. Dieses in 10a gezeigte Dickenprofil ist gerade invers zu dem Dickenprofil aus 3b gewählt, was zur Folge hat, dass aus einer konstant linearen Eingangspolarisationsverteilung (mit in y-Richtung verlaufender Polarisationsrichtung) anstelle der tangentialen Polarisationsverteilung eine gemischt tangential-radiale Ausgangspolarisationsverteilung – wie in 10b angedeutet – erzeugt wird. In weiteren Ausführungsformen kann das polarisationsbeeinflussende optische Element 200 auch sowohl aus rechtsdrehendem wie auch aus linksdrehendem, optisch aktivem kristallinem Quarz ausgebildet sein.
In Ausführungsformen der Erfindung kann, wie bereits erwähnt und im Weiteren unter Bezugnahme auf 8 und 9 erläutert, auch lediglich ein (z. B. wie in 3 oder 10 beschrieben ausgestaltetes) polarisationsbeeinflussendes optisches Element 200 in Kombination mit einer Lambda/2-Platte 250 eingesetzt werden, wobei vorzugsweise die Lambda/2-Platte 250 um die optische Achse OA des optischen Systems oder um eine hierzu parallele Achse drehbar ausgestaltet ist. Auf diese Weise kann z. B., wie in 8a–c gezeigt, eine mittels des polarisationsbeeinflussenden optischen Elementes 200 zunächst erzeugte tangentiale Polarisationsverteilung je nach Orientierung der schnellen Achse der Doppelbrechung in der Lambda/2-Platte 250 in unterschiedliche gemischt tangential-radiale Polarisationsverteilungen umgewandelt werden. Des Weiteren können auch hier, wie in 9a–l angedeutet, zur Variation der jeweils erzeugten Ausgangspolarisationsverteilung, vorzugsweise polarisationsbeeinflussendes optisches Element 200 und Lambda/2-Platte 250 unabhängig voneinander selektiv in den optischen Strahlengang hineinbewegt bzw. aus dem optischen Strahlengang herausbewegt werden. Des Weiteren kann die Reihenfolge von polarisationsbeeinflussendem optischem Element 200 und Lambda/2-Platte 250 – wie in 9g angedeutet – auch vertauscht (d. h. die Lambda/2-Platte 250 in Lichtausbreitungsrichtung vor dem polarisationsbeeinflussenden optischen Element 200 angeordnet) sein. 9a–l zeigt für die vorstehend beschriebene Ausgestaltung der polarisationsbeeinflussenden optischen Anordnung wiederum in Form einer Tabelle neben den für die einzelnen unterschiedlichen Positionierungen der in der Anordnung enthaltenen Komponenten 200 und 250 innerhalb bzw. außerhalb des optischen Strahlenganges (9a, c, e, g, i und k) in der entsprechenden zweiten Spalte der Tabelle die jeweils erzielbaren Polarisationsverteilungen (in 9b, d, f, h, j und l).
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.

Claims

Optisches System, mit einer polarisationsbeeinflussenden optischen Anordnung, wobei diese polarisationsbeeinflussende optische Anordnung (150) aufweist: • wenigstens ein polarisationsbeeinflussendes optisches Element (200, 230), welches aus einem optisch aktiven Material mit einer optischen Kristallachse besteht und ein in Richtung dieser optischen Kristallachse variierendes Dickenprofil aufweist; • wenigstens eine Lambda/2-Platte (250); • wenigstens einen Rotator (240), welcher eine Drehung der Polarisationsrichtung von auf den Rotator (240) auftreffendem Licht um einen konstanten Polarisationsdrehwinkel bewirkt; und • eine Aktuatorvorrichtung, mittels der die wenigstens eine Lambda/2-Platte (250) und der wenigstens eine Rotator (240) unabhängig voneinander zwischen einer Position innerhalb des optischen Strahlengangs und einer Position außerhalb des optischen Strahlengangs bewegbar sind.
Optisches System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Aktuatorvorrichtung ferner das polarisationsbeeinflussende optische Element (200, 230) unabhängig von der Lambda/2-Platte (250) und dem Rotator (240) zwischen einer Position innerhalb des optischen Strahlengangs und einer Position außerhalb des optischen Strahlengangs bewegbar ist.
Optisches System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotator (240) eine Drehung der Polarisationsrichtung von auf den Rotator (240) auftreffendem Licht um einen Polarisationsdrehwinkel von 90° bewirkt.
Optisches System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ferner eine Wechselvorrichtung zum Auswechseln des Rotators (240) gegen einen Rotator mit anderem Polarisationsdrehwinkel vorgesehen ist.
Optisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieses eine optische Achse (OA) aufweist, wobei der Rotator (240) aus optisch aktivem Material hergestellt ist und eine optische Kristallachse aufweist, welche parallel zur optischen Achse (OA) verläuft.
Optisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieses eine optische Achse (OA) aufweist, wobei die Lambda/2-Platte (250) um diese optische Achse (OA) oder um eine hierzu parallele Achse drehbar ausgestaltet ist.
Optisches System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das polarisationsbeeinflussende optische Element (200, 230) dazu ausgestaltet ist, eine lineare Polarisationsverteilung mit einer über den Lichtbündelquerschnitt konstanten Polarisationsvorzugsrichtung eines durch das polarisationsbeeinflussende optische Element (200, 230) hindurchtretenden Lichtbündels in eine zumindest näherungsweise tangentiale Polarisationsverteilung umzuwandeln.
Optisches System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das polarisationsbeeinflussende optische Element (200, 230) dazu ausgestaltet ist, eine lineare Polarisationsverteilung mit einer über den Lichtbündelquerschnitt konstanten Polarisationsvorzugsrichtung eines durch das polarisationsbeeinflussende optische Element (200, 230) hindurchtretenden Lichtbündels in eine gemischt tangential-radiale Polarisationsverteilung umzuwandeln.
Optisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das polarisationsbeeinflussende optische Element (200, 230) eine Elementachse (EA) aufweist und das Dickenprofil nur vom Azimutwinkel (θ) abhängig ist, wobei der Azimutwinkel auf eine Referenzachse (RA) bezogen ist, welche senkrecht zur Elementachse (EA) steht und die Elementachse schneidet.
Optisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das optisch aktive Material kristallines Quarz ist.
Optisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lambda/2-Platte (250) in ihrer Position innerhalb des optischen Strahlengangs bezogen auf die Lichtausbreitungsrichtung nach dem polarisationsbeeinflussenden optischen Element (200, 230) angeordnet ist.
Optisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lambda/2-Platte (250) wenigstens ein erstes Teilelement aus optisch positiv einachsigem Kristallmaterial und wenigstens ein zweites Teilelement aus optisch negativ einachsigem Kristallmaterial aufweist.
Optisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lambda/2-Platte (250) bezogen auf die Lichtausbreitungsrichtung nach einer ersten Pupillenebene der Beleuchtungseinrichtung angeordnet ist.
Optisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine in dem optischen System bezogen auf die Lichtausbreitungsrichtung vor der Lambda/2-Platte (250) erzeugte Systemretardierung durch eine in dem optischen System bezogen auf die Lichtausbreitungsrichtung nach der Lambda/2-Platte (250) erzeugte Systemretardierung wenigstens teilweise kompensiert wird.
Optisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die polarisationsbeeinflussende optische Anordnung (150) eine Anordung aus einer Mehrzahl von Lambda/2-Platten aufweist.
Optisches System nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrichtung der schnellen Achse der Doppelbrechung in dieser Anordung von Lambda/2-Platten variiert.
Optisches System nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die schnelle Achse der Doppelbrechung in dieser Anordung von Lambda/2-Platten an jedem Pupillenort jeweils senkrecht oder parallel zu einer gewünschten Polarisationsrichtung an diesem Pupillenort verläuft.
Optisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieses ein optisches System einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage ist.
Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage mit einer Beleuchtungseinrichtung und einem Projektionsobjektiv, wobei die Beleuchtungseinrichtung (110) und/oder das Projektionsobjektiv (130) ein optisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweisen.
Verfahren zur mikrolithographischen Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente mit folgenden Schritten: • Bereitstellen eines Substrats (140), auf das zumindest teilweise eine Schicht aus einem lichtempfindlichen Material aufgebracht ist; • Bereitstellen einer Maske (125), die abzubildende Strukturen aufweist; • Bereitstellen einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage (100) nach Anspruch 19; und • Projizieren wenigstens eines Teils der Maske (125) auf einen Bereich der Schicht mit Hilfe der Projektionsbelichtungsanlage (100).