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ANWENDUNGSGEBIET UND STAND DER TECHNIK
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Formung von Laserstrahlung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie ein Beleuchtungssystem mit einer derartigen Vorrichtung.
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In Beleuchtungssystemen für Projektionsbelichtungsanlagen für die Mikrolithographie, aber auch in optischen Systemen für andere Anwendungen, besteht häufig eine Aufgabe darin, ein Beleuchtungsfeld mit einer definierten Intensitätsverteilung auszuleuchten. Dazu muss das von einer primären Strahlungsquelle stammende Licht in der Regel durch geeignete optische Teilsysteme innerhalb eines Beleuchtungssystems aufbereitet bzw. geformt werden. Die angestrebte Intensitätsverteilung im Beleuchtungsfeld kann gleichmäßig oder definiert ungleichmäßig sein.
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Wird ein Laser als primäre Strahlungsquelle genutzt, so ist zu berücksichtigen, dass die von einem Laser emittierte Laserstrahlung in der Regel eine ungleichmäßige Intensitätsverteilung hat, was meist als inhomogenes Strahlprofil bezeichnet wird. Beispielsweise kann die von einem Excimer-Laser emittierte Laserstrahlung in einer Richtung ein Gaußprofil und senkrecht dazu ein im Wesentlichen trapezförmiges Intensitätsprofil haben. Die Intensitätsverteilung kann zeitlich fluktuieren. Es kann während des Betriebs auch zu lateralem Strahlversatz sowie zu Winkelversatz kommen.
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Um dennoch jederzeit eine ausreichend gleichmäßige Intensitätsverteilung in dem Beleuchtungsfeld zu erhalten, werden Vorrichtungen zur Formung von Laserstrahlung eingesetzt, die zur Homogenisierung der Laserstrahlung geeignet sind und häufig auch als Strahlhomogenisierer bezeichnet werden.
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Das Patent
EP 1 839 083 B1 beschreibt eine Vorrichtung zur Homogenisierung von Licht mit einem ersten Zylinderlinsenarray, durch das das zu homogenisierende Licht hindurchtreten kann, sowie mit einem zweiten Zylinderlinsenarray, durch das das durch das erste Zylinderlinsenarray hindurchgetretene Licht hindurchtreten kann. Das erste Zylinderlinsenarray und das zweite Zylinderlinsenarray haben jeweils konvexe und konkave Zylinderlinsen mit zueinander parallelen Zylinderachsen, die abwechselnd nebeneinander angeordnet sind. Die Zylinderachsen der Zylinderlinsen des ersten und des zweiten Zylinderlinsenarrays verlaufen parallel zueinander. Die Scheitellinien der konvexen Zylinderlinsen des ersten Zylinderlinsenarrays fluchten mit den Scheitellinien der konvexen Zylinderlinsen des zweiten Zylinderlinsenarrays. Weiterhin fluchten die Scheitellinien der konkaven Zylinderlinsen des ersten Zylinderlinsenarrays mit den Scheitellinien der konkaven Zylinderlinsen des zweiten Zylinderlinsenarrays. Die konkaven Zylinderlinsen des ersten Zylinderlinsenarrays haben in der Richtung, in der die Zylinderlinsen nebeneinander angeordnet sind, eine andere Ausdehnung als die konkaven Zylinderlinsen des zweiten Zylinderlinsenarrays in der entsprechenden Richtung. Bei den gezeigten Ausführungsformen sind die Zylinderlinsenarrays als monolithische optische Elemente ausgebildet und haben jeweils ein Substrat mit mindestens einer optisch funktionalen Substratoberfläche, an der die konvexen Zylinderlinsenflächen nebeneinanderliegend ausgebildet sind. Unmittelbar benachbart zueinander liegende konvexe Zylinderlinsenflächen gehen in einem konkav geformten Übergangsbereich ineinander über, wobei der konkav geformte Übergangsbereich jeweils eine konkave Zylinderlinsenfläche bildet. Durch eine gezielte Veränderung der Ausdehnung und/oder Krümmung der konkaven Zylinderlinsen des ersten und/oder des zweiten Zylinderlinsenarrays soll es möglich sein, Intensitätsüberhöhungen am Rand des auszuleuchtenden Beleuchtungsfeldes zu vermeiden.
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Die Offenlegungsschrift
DE 10 2012 205 790 A1 beschreibt eine Vorrichtung zur Homogenisierung von Laserstrahlung in einem Beleuchtungsfeld, die ein Substrat aufweist, durch das die Laserstrahlung von einer Eintrittsseite in Richtung des Beleuchtungsfeldes hindurchtreten kann, wobei das erste Substrat eine erste optisch funktionale Substratoberfläche aufweist, an der mehrere konvexe Zylinderlinsenflächen mit zueinander parallelen Zylinderachsen nebeneinander liegend ausgebildet sind. Unmittelbar benachbart zueinander liegende konvexe Zylinderlinsenflächen gehen jeweils in einem Übergangsbereich ineinander über. Die Übergangsbereiche sind derart ausgelegt, dass ein durch die Übergangsbereiche erzeugter Anteil von Beleuchtungsintensität in dem Beleuchtungsfeld im Vergleich zu einem durch die konvexen Zylinderlinsenflächen erzeugten Anteil von Beleuchtungsintensität im Beleuchtungsfeld gering ist und eine örtliche Verteilung dieses Anteils im Beleuchtungsfeld im Wesentlichen unabhängig von Schwankungen der in die Vorrichtung einfallenden Laserstrahlung ist. Das kann z. B. dadurch erreicht werden, dass Übergangsbereiche in der Richtung, in der die benachbarten konvexen Zylinderlinsenflächen nebeneinander liegen, unterschiedliche irreguläre Oberflächenformen aufweisen und/oder dadurch, dass jeder der Übergangsbereiche in der Richtung, in der die benachbarten konvexen Zylinderlinsenflächen nebeneinander liegen, eine andere Oberflächenform aufweist, und/oder dadurch, dass die Übergangsbereiche in der Richtung, in der die benachbarten konvexen Zylinderlinsenflächen nebeneinanderliegen, eine zufällige Verteilung unterschiedlicher Oberflächenformen aufweisen.
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Eine Strahlformung kann auch so ausgelegt sein, dass im Beleuchtungsfeld eine definiert ungleichmäßige Intensitätsverteilung erzeugt wird, z. B. um ein zweidimensionales Feld von Beleuchtungszonen relativ hoher Intensität zu erzeugen, zwischen denen schwach oder nicht ausgeleuchtete Bereiche liegen.
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Die optische Performance derartiger Vorrichtungen ist eine Funktion aus optimaler konvexer Linsenfläche (nomineller Gestalt der konvexen brechenden Flächen), Linsenfehlern (z. B. durch Fertigungsschwankungen) sowie der optischen Wirkung der Bereiche zwischen den konvexen Linsenflächen. Fertigungsschwankungen und Fertigungsfehler sind in der Regel nicht vollständig kalkulierbar und können sich störend auf die Performance der Optik auswirken.
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Die
DE 10 2006 047 971 B4 offenbart Vorrichtungen zur Homogenisierung von Strahlung oder Licht mit zumindest einer Linsenanordnung, welche eine Vielzahl von mit parallelen optischen Achsen angeordneter Linsensysteme aufweist, wobei die Linsensysteme zumindest teilweise nicht identisch sind und wobei die nichtidentischen Linsensysteme jeweils die gleiche numerische Apertur in einer ersten Richtung parallel zur Hauptebene der Linsensysteme haben. Die
17 und
18 zeigen jeweils Vorrichtungen zur Homogenisierung von Strahlung oder Licht mit einer Vielzahl von Zylinderlinsen. Die Breite der einzelnen Zylinderlinsen ändert sich in Richtung ihrer Zylinderachsen. Um eine konstant numerische Apertur zu erhalten, ändert sich dementsprechend auch die Brennweite der Zylinderlinsen in besagter Richtung.
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Die
US 2006/0176569 A1 beschreibt dünne Linsenarrays für einen transparenten Bildschirm eines Rückprojektions-Anzeigegeräts. Bei einem Ausführungsbeispiel (
13) sind Strukturen mit zueinander orthogonal verlaufenden Zylinderlinsen gezeigt.
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Das Patent
US 6700709 B1 beschreibt Einrichtungen zur optischen Strahlformung bei einem Diodenlaserbarren. Bei einem Ausführungsbeispiel (
11) hat die Austrittsseite eines monolithischen Strahlhomogenisierungselements zueinander parallele zylinderlinsenartige Strukturen, die entlang ihrer Längsrichtung gewölbt sind.
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Die
DE 10 2013 108 066 A1 beschreibt Vorrichtungen zur Ablenkungen eines Lichtstrahls mit Ablenkmitteln, die mindestens einen Träger mit mindestens einer gekrümmten optisch funktionalen Grenzfläche aufweisen, von der der abzulenkende Lichtstrahl durch Brechung oder Reflexion abgelenkt werden kann, wobei sich zumindest in einer ersten Richtung die Krümmung der optisch funktionalen Grenzfläche ändert. Weiterhin sind Bewegungsmittel vorgesehen, die den mindestens einen Träger in der ersten Richtung bewegen können, so dass sich durch die Bewegung der mindestens einen optisch funktionalen Grenzfläche die Richtung ändert, in die der Lichtstrahl abgelenkt wird. Weiterhin sind anamorphotische Fokussierungsmittel vorgesehen, die den abzulenkenden Lichtstrahl hinsichtlich der ersten Richtung stärker auf die mindestens eine optisch funktionale Grenzfläche fokussieren können als hinsichtlich der zur ersten Richtung senkrechten zweiten Richtung.
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AUFGABE UND LÖSUNG
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine gattungsgemäße Vorrichtung zur Formung von Laserstrahlung so zu verbessern, dass die gewünschte Formungswirkung, z. B. eine Homogenisierungswirkung oder eine Fokussierungswirkung, weiter verbessert wird. Insbesondere sollen potentielle negative Einflüsse der Fertigung unterdrückt werden, um die Performance unabhängiger von Fertigungsartefakten zu machen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe stellt die Erfindung eine Vorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 bereit. Weiterhin wird ein Beleuchtungssystem mit den Merkmalen von Anspruch 11 bereitgestellt.
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Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
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Eine gattungsgemäße Vorrichtung zur Formung von Laserstrahlung hat ein Substrat, durch das die Laserstrahlung von einer Eintrittsseite in Richtung eines Beleuchtungsfeldes hindurchtreten kann. An mindestens einer Substratoberfläche sind mehrere konvexe Linsenflächen ausgebildet. Die konvexen Linsenflächen liegen in einer ersten Richtung nebeneinander und weisen in dieser ersten Richtung eine positive erste Krümmung sowie eine Breite auf. Der Begriff „Breite” bezeichnet dabei die in der ersten Richtung gemessene Ausdehnung der konvexen Linsenfläche. Diese kann z. B. zwischen denjenigen Orten gemessen werden, an denen die konvexe Krümmung der Linsenfläche in einen Bereich ohne Krümmung oder in einen konkav gekrümmten Bereich übergeht. In einer zur ersten Richtung senkrechten zweiten Richtung weisen die konvexen Linsenflächen keine Krümmung auf oder sie weisen eine zweite Krümmung auf, die schwächer, also dem Betrage nach geringer, als die erste Krümmung ist. In der zweiten Richtung weisen die konvexen Linsenflächen eine Länge aufweisen, die ein Vielfaches der oben genannten Breite beträgt. Die konvexen Linsenflächen sind somit nicht rund, sondern langgestreckt. Die Länge einer konvexen Linsenfläche kann so groß sein, dass diese sich in der zweiten Richtung im Wesentlichen über das gesamte Substrat erstreckt. In der ersten Richtung unmittelbar benachbart zueinander liegende konvexe Linsenflächen gehen jeweils in einem zwischen den konvexen Linsenflächen liegenden Übergangsbereich ineinander über. Im Übergangsbereich liegt jeweils ein Abschnitt der Substratoberfläche, der nicht zu einer der benachbarten konkaven Linsenflächen gehört.
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Ein solches Substrat kann als monolithisches optisches Element nach Art eines Mikrolinsenarrays ausgebildet sein, bei dem durch die Formgebung der optisch funktionalen Substratoberfläche die gewünschte optische Wirkung dieser Substratoberfläche erzielt wird.
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Bei einer Vorrichtung gemäß der beanspruchten Erfindung variiert eine Querschnittsgestalt mindestens einer der konvexen Linsenflächen und/oder von in den Übergangsbereichen liegenden Abschnitten der Substratoberfläche in einer senkrecht zur zweiten Richtung verlaufenden Querschnittsebene entlang der zweiten Richtung systematisch bzw. in einer vorgegebenen Weise definiert. Die Querschnittsgestalt variiert in der zweiten Richtung derart, dass die (mindestens eine) konvexe Linsenfläche und/oder die in den Übergangsbereichen liegenden Abschnitte der Substratoberfläche schräg zur zweiten Richtung verlaufende brechende bzw. refraktive Flächenabschnitte aufweisen. Die Flächenabschnitte können optisch glatt sein. Diese Variation der Querschnittsgestalt ist definiert und gezielt größer als eine aufgrund von Fertigungstoleranzen unvermeidliche Variation der Querschnittsgestalt.
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Alternativ kann die besondere Gestaltung auch so beschrieben werden, dass eine oder mehrere der konvexen Linsenflächen und/oder die in den Übergangsbereichen liegenden Abschnitte der Substratoberfläche eine von einer Zylinderfläche abweichende nicht-zylindrische Gestalt aufweisen.
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Vorrichtungen gemäß der beanspruchten Erfindung sind dadurch gekennzeichnet, dass in den Übergangsbereichen liegende Abschnitte der Substratoberfläche als brechende Flächen mit negativer Krümmung in der ersten Richtung ausgestaltet sind und dass eine (durch die negative Krümmung bestimmte) Brennweite der brechenden Flächen entlang der zweiten Richtung periodisch oder aperiodisch zwischen lokalen Extrema variiert. Es ergibt sich dadurch eine Variation mit mehrfachem Wechsel zwischen Zunahme und Abnahme der Brennweite entlang des Verlaufs der Übergangsbereiche. Diese Variation der Brennweite kann gegebenenfalls bei geradlinigem Verlauf des Übergangsbereichs bzw. seiner Hauptlinie realisiert werden. Es ist auch möglich, die Variation der Brennweite entlang der Hauptlinie mit einem schlangenlinienförmigen Verlauf in der ersten und/oder dritten Richtung zu kombinieren. Ein Vorteil derartiger Varianten liegt darin, dass eine weitere Möglichkeit zur kontrollierten Einführung weiterer Brechrichtungen bereitgestellt wird.
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Es ist auch möglich, die konvexen Linsenflächen so zu gestalten, dass deren Brennweite entlang der zweiten Richtung periodisch oder aperiodisch zwischen lokalen Extrema variiert. Es ergibt sich dadurch eine Variation mit mehrfachem Wechsel zwischen Zunahme und Abnahme der Brennweite entlang des Verlaufs konvexen Linsenflächen.
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Im Rahmen dieser Anmeldung hat eine Zylinderfläche eine zylindrische Gestalt, die sich dadurch generieren lässt, dass in einer senkrecht zur zweiten Richtung liegenden Ebene eine die Querschnittsgestalt der Zylinderfläche definierende ebene Kurve vorgegeben wird und diese dann entlang der zweiten Richtung um eine bestimmte Strecke verschoben wird. Je zwei sich entsprechenden Punkte der ursprünglichen Kurve und der verschobenen Kurve werden durch eine Strecke verbunden. Die Gesamtheit dieser parallelen Strecken bildet die zugehörige Zylinderfläche. Die Kurve, welche die Querschnittsgestalt definiert, kann in Analogie zur Definition einer allgemeinen Zylinders in der Mathematik auch als Leitkurve bezeichnet werden. Eine auf der Zylinderfläche liegende Gerade heißt auch Erzeugende oder Mantellinie. Alle Flächenabschnitte einer derartigen Zylinderfläche verlaufen parallel zur zweiten Richtung.
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Eine Fläche mit nicht-zylindrischer Gestalt lässt sich nicht nach dieser Vorschrift generieren. Sie enthält Flächenabschnitte, die nicht parallel, sondern schräg zur zweiten Richtung verlaufen. Die Abweichungen von der Zylinderflächengestalt werden durch die Fertigung vorgegeben bzw. definiert und liegen deutlich außerhalb der Fertigungstoleranzen. Die Variation der Querschnittsgestalt in der zweiten Richtung verläuft vorzugsweise kontinuierlich, d. h. glatt bzw. ohne Kanten oder Sprünge.
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Folgende Überlegungen können für ein besseres Verständnis hilfreich sein. Zu den gattungsgemäßen Vorrichtungen zählen u. a. bestimmte Zylinderlinsenarrays, die ein Substrat mit mindestens einer optisch funktionalen Substratoberfläche aufweisen, an der konvexe und konkave Zylinderlinsen mit zueinander parallelen Zylinderachsen in der ersten Richtung abwechselnd nebeneinander angeordnet sind. Alle Zylinderachsen verlaufen in der zweiten Richtung. Bei derartigen Zylinderlinsenarrays haben die konvexen Linsenflächen in der zweiten Richtung keine Krümmung und die Übergangsbereiche sind als konkave Zylinderlinsen ausgestaltet.
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Bei senkrechtem Strahlungseinfall (d. h. bei einem Strahlungseinfall parallel zu einer senkrecht zur ersten und zur zweiten Richtung liegenden dritten Richtung) brechen die Zylinderlinsenflächen die eintretende Strahlung eindimensional nur in Brechrichtungen, die in einer senkrecht zur zweiten Richtung orientierten Ebene liegen.
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Im Gegensatz dazu werden bei Vorrichtungen gemäß der beanspruchten Erfindung unter gleichen Einstrahlungsbedingungen durch die schrägen Flächenabschnitte im Vergleich zu einem reinen Zylinderlinsenarray zusätzliche Brechrichtungen eingeführt. In der durch die Substratoberfläche hindurchgetretenen Strahlung gibt es Komponenten gebrochener Strahlung in der zweiten Richtung. Anders ausgedrückt: es wird eine mehrdimensionale Brechung verursacht, bei der es neben den Brechrichtungen, die in einer senkrecht zur zweiten Richtung orientierten Ebene liegen, auch Brechrichtungen gibt, die nicht in dieser Ebene liegen bzw. schräg zu dieser Ebene verlaufen.
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Die Möglichkeit zur Generierung zusätzlicher Brechrichtungen durch die schrägen Flächenabschnitte schafft im Vergleich zu reinen Zylinderlinsenarrays weiter Freiheitsgrade bei der Auslegung der optischen Wirkung auf die hindurchtretende Strahlung bzw. bei der Formung der Laserstrahlung.
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Die räumlich begrenzten Flächenabschnitte, welche schräg zur zweiten Richtung orientiert sind, können regelmäßig oder unregelmäßig entlang der zweiten Richtung verteilt sein. In der Regel gibt es an einer oder mehreren Stellen auch Flächenabschnitte, die im Wesentlichen parallel zur zweiten Richtung verlaufen.
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Ein Aspekt der Erfindung kann ggf. auch so beschrieben werden, dass gezielt von herkömmlichen Zylinderlinsen abgewichen wird, indem eine Zylinderlinse entlang der Zylinderlinse gezielt gestört wird. Die Störung kann hierbei in einer durch die erste und zweite Richtung aufgespannten Ebene und/oder in der dritten Richtung erfolgen. Durch die Störung werden zusätzlich Brechrichtungen, d. h. Winkel eingeführt, was zu einer Verschmierung der Winkelverteilung und damit einer Homogenisierung der Fernfeldverteilung führen kann. Bei manchen Herstellungsverfahren können ggf. fertigungsbedingte Riefen verschmiert und deren Falschlichtwirkung lokal geschwächt werden.
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Die Substratoberfläche, an der eine oder mehrere der konvexen Linsenflächen und/oder die in den Übergangsbereichen liegenden Abschnitte der Substratoberfläche eine von einer Zylinderfläche abweichende nicht-zylindrische Gestalt aufweisen, kann an einer Eintrittsseite eines Substrats liegen. Die Austrittseite kann eben oder auf andere Weise gestaltet sein, z. B. mit Zylinderlinsen.
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Eine Substratoberfläche, an der eine oder mehrere der konvexen Linsenflächen und/oder die in den Übergangsbereichen liegenden Abschnitte der Substratoberfläche eine von einer Zylinderfläche abweichende nicht-zylindrische Gestalt aufweisen, kann auch an einer Austrittsseite eines Substrats liegen. Die Eintrittsseite kann in diesen Fällen eben oder auf andere Weise gestaltet sein, z. B. mit Zylinderlinsen.
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Es ist auch möglich, dass sowohl an einer Substratoberfläche an der Eintrittsseite als auch an einer Substratoberfläche an der Austrittsseite desselben Substrats eine oder mehrere der konvexen Linsenflächen und/oder die in den Übergangsbereichen liegenden Abschnitte der Substratoberfläche eine von einer Zylinderfläche abweichende nicht-zylindrische Gestalt aufweisen.
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Eine Klasse von Ausführungsbeispielen kann anhand des Verlaufs der Scheitellinien von konvexen Linsenabschnitten und des Verlaufs von Hauptlinien der Übergangsbereiche definiert werden. Eine Scheitellinie einer konvexen Linsenfläche ist in dieser Anmeldung eine Aneinanderreihung von Scheitelpunkten der konvexen Linsenfläche, wobei ein Scheitelpunkt ein Hochpunkt der konvexen Linsenfläche in der dritten Richtung in einer bestimmten, senkrecht zur zweiten Richtung liegenden Querschnittsebene ist. Eine Hauptlinie eines Übergangsbereichs ist in analoger Weise durch eine Aneinanderreihung von Tiefpunkten in der zur ersten und zur zweiten Richtung senkrechten dritten Richtung definiert. Da die in den Übergangsbereichen liegenden Abschnitte der Substratoberfläche nicht zwingend eine definierbare konkave Krümmung aufweisen müssen, wir zur Unterscheidung anstelle des Begriffs „Scheitellinie” der Begriff „Hauptlinie” gewählt. Wenn ein in einem Übergangsbereich liegender Abschnitt der Substratoberfläche eine definierbare konkave Krümmung aufweist, dann kann eine Hauptlinie auch als Scheitellinie bezeichnet werden.
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Die Scheitellinien und die Hauptlinien verlaufen im Wesentlichen entlang der zweiten Richtung. Die Formulierung „im Wesentlichen entlang der zweiten Richtung” bedeutet im Rahmen dieser Anmeldung insbesondere, dass eine Scheitellinie oder Hauptlinie entweder abschnittsweise oder über ihre gesamte Länge parallel zur zweiten Richtung verläuft oder dass eine maximale Winkelabweichung von Abschnitten der betreffenden Linie gegenüber der zweiten Richtung sehr gering ist. Die maximale Winkelabweichung kann z. B. bei 50 mrad oder weniger liegen, insbesondere im Bereich von ca. 0.1 mrad bis ca. 20 mrad.
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Die genannte Klasse von Ausführungsbeispielen ist dadurch gekennzeichnet, dass die Scheitellinien und/oder die Hauptlinien einen schlangenlinienförmigen Verlauf aufweisen derart, dass eine Lage einer Scheitellinie und/oder einer Hauptlinie in der ersten Richtung und/oder in der dritten Richtung entlang der Scheitellinien und/oder der Hauptlinien periodisch oder aperiodisch zwischen lokalen Extrema variiert.
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Entlang einer schlangenlinienförmig verlaufenden Linie (Scheitellinie oder Hauptlinie) ergibt sich ein mehrfacher Wechsel zwischen Flächenabschnitten mit unterschiedlichen, schräg zur zweiten Richtung verlaufenden Orientierungen und somit ein Spektrum unterschiedlicher Brechrichtungen. Die Orientierungen können hin und her wechseln, zwischen zur zweiten Richtung schrägen Flächenabschnitten können kleinere oder größere Flächenabschnitte liegen, die die zweite Richtung enthalten. Der Richtungswechsel kann ausschließlich lateral bzw. in der ersten Richtung verlaufen, so dass die Lage in der dritten Richtung (Tiefenrichtung) entlang der Linie konstant bleibt. Es ist auch möglich, dass der Richtungswechsel ausschließlich in der dritten Richtung bzw. der Tiefenrichtung erfolgt, während die Lage in der ersten Richtung entlang der Linie konstant bleibt. Es besteht auch die Möglichkeit, dass sich die Lage der Linie entlang ihres Verlaufs sowohl in der ersten Richtung als auch in der dritten Richtung verändert.
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Durch den schlangenlinienförmigen Verlauf kann erreicht werden, dass es ein gewisses Spektrum von Flächenabschnitten mit unterschiedlichen schräg zur zweiten Richtung verlaufenden Orientierungen gibt.
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Die typischen Dimensionen eines schlangenlinienförmigen Verlaufs einer Scheitellinie oder einer Hauptlinie können an die gewünschte Art der Formung der Laserstrahlung angepasst werde. Ein schlangenlinienförmiger Verlauf kann beispielsweise durch eine mittlere Schwankungsbreite in der ersten Richtung und/oder in der dritten Richtung sowie einen mittleren Extremumsabstand zwischen in der zweiten Richtung unmittelbar benachbarten gleichsinnigen lokalen Extrema (Maxima oder Minima) definiert werden. Obwohl dies nicht zwingend ist, ist in der Regel der mittlere Extremumsabstand deutlich größer als die mittlere Schwankungsbreite. Bei vielen Ausführungsbeispielen liegt ein Aspektverhältnis zwischen dem mittleren Extremumsabstand und der mittleren Schwankungsbreite im Bereich von 10:1 bis 50.000:1, insbesondere im Bereich von 500:1 bis 2.000:1. Der mittlere Extremumsabstand kann somit eine oder mehrere Größenordnungen größer sein als die mittlere Schwankungsbreite. Werden diese Bedingungen eingehalten, so kann insbesondere erreicht werden, dass gezielt Störungen eingeführt werden, die die Performance verbessern können.
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Es gibt zahlreiche Möglichkeiten der Realisierung von Vorrichtungen mit schlangenlinienförmig verlaufenden Scheitellinien und/oder Hauptlinien. Bei manchen Ausführungsformen weisen die konvexen Linsenflächen geradlinige Scheitellinien und die Übergangsbereiche Hauptlinien mit einem schlangenlinienförmigen Verlauf auf. Dadurch kann beispielsweise erreicht werden, dass im Wesentlichen nur im Bereich der Flanken der konvexen Linsenflächen in der Nähe der Übergangsbereiche die zur zweiten Richtung schrägen Flächenabschnitte auftreten. Die konvexen Linsenflächen können über den größten Teil ihrer Breite auch als reine Zylinderlinsen gestaltet sein. Ein wesentlicher Beitrag zur Umverteilung der Intensität der Laserstrahlung lässt sich durch die Zylinderform gut vorgeben.
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Es ist auch möglich, dass die konvexen Linsenflächen schlangenlinienförmig verlaufende Scheitellinien haben und die Übergangsbereiche Hauptlinien mit einem geradlinigen Verlauf aufweisen.
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Es ist auch möglich, dass sowohl die Scheitellinien als auch die Hauptlinien jeweils einen schlangenlinienförmigen Verlauf aufweisen.
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Bei manchen Varianten dieser Art ist vorgesehen, dass ein Abstand zwischen den Scheitellinien und den Hauptlinien in der ersten Richtung im Wesentlichen konstant ist. Bei diesen Varianten laufen Schlangenlinien sozusagen mehr oder weniger parallel zueinander. Derartige Varianten können beispielsweise aufgrund relativ einfacher Fertigung vorteilhaft sein.
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Es ist auch möglich, dass Scheitellinien von in der ersten Richtung unmittelbar benachbarten konvexen Linsenflächen und/oder Hauptlinien von in der ersten Richtung unmittelbar benachbarten Übergangsbereichen unterschiedliche schlangenlinienförmige Verläufe aufweisen. Die lateralen Abstände (Abstände in der ersten Richtung) können sich entlang der zweiten Richtung periodisch oder aperiodisch verändern. Beispielsweise können die jeweils gleichartigen Linien (Scheitellinien oder Hauptlinien) einen zufälligen Phasenversatz zueinander haben, was unter anderem dadurch erreicht werden kann, dass gleichsinnige Extrema benachbarter Scheitellinien oder Hauptlinien an unterschiedlichen Positionen entlang der zweiten Richtung liegen. Ein derartiger zufälliger Phasenversatz (Random Phase Shift) kann unter anderem deshalb vorteilhaft sein, weil dadurch ungewollte nachteilige Effekte eventueller Fertigungsartefakte verringert werden können. Ein schlangenlinienförmiger Verlauf kann zwischen zwei unmittelbar aufeinander folgenden gleichsinnigen Extrema einen nicht-monotonen Verlauf mit kleinerer Welligkeit aufweisen.
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Es gibt unterschiedliche Möglichkeiten, die konvexen Linsenflächen und die Übergangsbereiche hinsichtlich ihrer Breitenverhältnisse in der ersten Richtung auszulegen.
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Bei manchen Ausführungsbeispielen weisen die Übergangsbereiche in der ersten Richtung eine Breite auf, die um ein Vielfaches geringer ist als die Breite der konvexen Linsenflächen in der ersten Richtung. Die Übergangsbereiche können also im Vergleich zu den konvexen Linsenflächen relativ schmal sein. Dadurch kann erreicht werden, dass ein durch die Übergangsbereiche erzeugter Anteil der hindurchtretenden Strahlung in dem Beleuchtungsfeld im Vergleich zu dem durch die konvexen Linsenflächen erzeugten Anteil relativ gering ist. Die Beleuchtungsintensitätsverteilung kann dadurch überwiegend durch die Gestaltung der konvexen Linsenflächen festgelegt werden. Bei manchen Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Übergangsbereiche in der ersten Richtung eine Breite aufweisen, die weniger als 5% der Breite der angrenzenden konvexen Linsenflächen in dieser Richtung ist. Insbesondere kann die Breite der Übergangsbereiche weniger als 4% oder weniger als 3% oder weniger als 2% oder weniger als 1% der Breite der angrenzenden konvexen Linsenflächen betragen.
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Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Übergangsbereiche in der ersten Richtung eine Breite von weniger als 30 μm aufweisen, wobei die Breite vorzugsweise 15 μm oder weniger, insbesondere 10 μm oder weniger betragen kann. Üblicherweise wird, unter anderem aus technologischen Gründen, eine Mindestbreite von 5 μm nicht oder nur in Ausnahmefällen unterschritten werden.
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Alternativ oder zusätzlich können die Übergangsbereiche in der ersten Richtung eine Breite aufweisen, die weniger als 5% des Mittenabstands (Pitch) der angrenzenden konvexen Linsenfläche in dieser Richtung ist, insbesondere weniger als 3% oder weniger als 2% oder weniger als 1% dieses Mittenabstands.
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Die Übergangsbereiche können beispielsweise als im Wesentlichen V-förmige Einschnitte zwischen den unmittelbar angrenzenden konvexen Linsenflächen gestaltet sein.
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Andererseits ist es auch möglich, dass die Übergangsbereiche in der ersten Richtung eine Breite aufweisen, die um ein Vielfaches größer ist als die Breite der konvexen Linsenflächen in der ersten Richtung. In diesem Fall ist es meist günstig, wenn die in den Übergangsbereichen liegenden Flächenabschnitte der Substratoberfläche insgesamt eine konkave Krümmung haben, so dass die Übergangsbereiche als konkave Linsenflächen ausgestaltet sind. Derartige Vorrichtungen können z. B. dann verwendet werden, wenn durch kontrollierte Brechung in unterschiedliche Richtungen eine gezielte Winkelverteilung der Laserstrahlung erreicht, die Erzeugung von Foki hoher Strahlungsintensität aber vermieden werden soll. Wird ein Fokus innerhalb eines optischen Materials gebildet, so kann dies zu dessen Beschädigung führen.
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Bei manchen Ausführungsbeispielen ist es so, dass die in der ersten Richtung gemessene Breite der Übergangsbereiche entlang des schlangenlinienförmigen Verlaufs im Wesentlichen konstant bleibt. Derartige Varianten können besonders einfach gefertigt werden. Bei anderen Ausführungsformen variiert die Breite der Übergangsbereiche entlang der zweiten Richtung periodisch oder aperiodisch zwischen lokalen Extrema. Die Variation ist vorzugsweise kontinuierlich bzw. relativ glatt, d. h. ohne Sprünge. Ein Verhältnis zwischen minimaler Breite und maximaler Breite kann beispielsweise im Bereich von 1 bis 0.1 liegen, ggf. auch darunter oder darüber. Ein Vorteil derartiger Varianten besteht darin, dass eine weitere Möglichkeit zur kontrollierten Einführung weiterer Brechrichtungen bereitgestellt wird.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Weitere Vorteile und Aspekte der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung, die nachfolgend anhand der Figuren erläutert sind.
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1 zeigt eine schrägperspektivische Ansicht einer Vorrichtung zum Homogenisieren von Laserstrahlung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
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2 zeigt eine schrägperspektivische Darstellung mit einem Schnitt durch ein monolithisches, Substrat entlang einer senkrecht zur ersten und dritten Richtung verlaufenden Schnittebene;
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3 zeigt eine Draufsicht auf das Substrat aus 2;
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4 zeigt schematisch Oberflächenprofile einer Substratoberfläche in einem Übergangsbereich zwischen zwei unmittelbar benachbarten konvexen Linsenflächen an unterschiedlichen Positionen entlang der zweiten Richtung bei einem Ausführungsbeispiel;
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5 zeigt eine schrägperspektivische Darstellung mit einem Schnitt durch ein monolithisches, Substrat entlang einer senkrecht zur ersten und dritten Richtung verlaufenden Schnittebene;
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6 zeigt eine Draufsicht auf das Substrat aus 5;
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7 zeigt eine schrägperspektivische Darstellung mit einem Schnitt durch ein monolithisches, Substrat entlang einer senkrecht zur ersten und dritten Richtung verlaufenden Schnittebene;
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8 zeigt eine schrägperspektivische Darstellung mit einem Schnitt durch ein monolithisches, Substrat entlang einer senkrecht zur ersten und dritten Richtung verlaufenden Schnittebene;
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9 zeigt eine schrägperspektivische Darstellung mit einem Schnitt durch ein monolithisches, Substrat entlang einer senkrecht zur ersten und dritten Richtung verlaufenden Schnittebene bei einem Ausführungsbeispiel mit schmalen konvexen Linsenflächen und breiteren konkave Übergangsbereichen;
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10 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Fokussierung von Laserstrahlung, die innerhalb eines Beleuchtungssystems einer Mikrolithografie-Projektionsbelichtungsanlage im Strahlengang zwischen einer Laserstrahlungsquelle und einer Mikrospiegelanordnung angeordnet ist.
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11 zeigt schematisch eine Variante eines Herstellungsverfahrens für ein strukturiertes Substrat mit einem dazu verwendeten Material abtragenden Rotationswerkzeugs;
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12 zeigt schematisch eine Variante eines anderen Herstellungsverfahrens für ein strukturiertes Substrat, wobei ein Rotationswerkzeugs geringer Bearbeitungsbreite verwendet wird.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Einige Aspekte von Ausführungsbeispielen der beanspruchten Erfindung werden im Folgenden anhand von Vorrichtungen zur Formung von Laserstrahlung erläutert, die in einem Beleuchtungsfeld eines Beleuchtungssystems für eine Mikrolithografie-Projektionsbelichtungsanlage verwendet werden oder verwendet werden können.
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Das Beleuchtungssystem empfängt an seiner Eintrittsseite Laserstrahlung einer primären Laserstrahlungsquelle, beispielsweise eines im tiefen Ultraviolettbereich (DUV) emittierenden Excimer-Lasers, und formt aus der Laserstrahlung Beleuchtungsstrahlung, die auf ein zu beleuchtendes Muster einer Maske fällt, welche sich in der Objektebene eines nachgeschalteten Projektionsobjektivs befindet. Das Projektionsobjektiv bildet das beleuchtete Muster der Maske auf ein zu strukturierendes Objekt, beispielsweise einen Halbleiterwafer ab.
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Die in 1 gezeigte Vorrichtung V1 ist als Vorrichtung zur Homogenisierung von Laserstrahlung ausgelegt und im betriebsfertig montierten Zustand im Inneren des Beleuchtungssystems angeordnet. Die Vorrichtung trägt dazu bei, die von der Laserstrahlungsquelle kommende Laserstrahlung LR so zu homogenisieren, dass in einem Beleuchtungsfeld ILF stromabwärts der Vorrichtung V1 die Laserstrahlung ein möglichst gleichmäßiges Intensitätsprofil hat. Zwischen der Vorrichtung V1 und dem Beleuchtungsfeld befindet sich eine refraktive Fourier-Optik FO, die eine Fourier-Transformation erzeugt, um die Winkelverteilung der Strahlung am Ausgang der Vorrichtung V1 in eine entsprechende örtliche Verteilung von Strahlungsintensität im Beleuchtungsfeld umzuwandeln. Das Beleuchtungsfeld ILF kann z. B. in einer Ebene liegen, die optisch konjugiert zu der Objektebene des nachfolgenden Projektionsobjektivs liegt.
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Die Vorrichtung V1 hat ein erstes Substrat S1, durch das die Laserstrahlung LR von einer Eintrittsseite in Richtung des Beleuchtungsfeldes ILF hindurchtreten kann. Mit Abstand D hinter dem ersten Substrat befindet sich ein zweites Substrat S2, durch das die Laserstrahlung nach Durchtritt durch das erste Substrat in Richtung des Beleuchtungsfeldes hindurchtreten kann. Beide Substrate bestehen aus einem für die Laserstrahlung transparenten Material, beispielsweise Calciumfluorid oder synthetischem Quarzglas.
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Das erste Substrat S1 hat an seiner Eintrittsseite eine erste optisch funktionale Substratoberfläche S1-1, die in 2 in schrägperspektivischer Ansicht und in 3 in Draufsicht von der Eintrittsseite gezeigt ist. Zur besseren Orientierung ist jeweils neben den Figuren ein kartesisches Koordinatensystem KS eingezeichnet. Die Y-Richtung dieses Koordinatensystems wird in dieser Anmeldung auch als erste Richtung bezeichnet, die X-Richtung als zweite Richtung und die Z-Richtung als dritte Richtung.
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An der ersten Substratoberfläche S1-1 sind mehrere konvexe Linsenflächen KS ausgebildet, die in der ersten Richtung (Y-Richtung) nebeneinanderliegen und in dieser ersten Richtung jeweils eine positive erste Krümmung aufweisen. Die Krümmung kann in manchen Fällen durch einen einzigen Krümmungsradius R1 vollständig beschrieben werden (sphärische Flächen), in anderen Fällen kann der Krümmungsradius über die Linsenfläche in der ersten Richtung variieren (asphärische Flächen). Die konvexen Linsenflächen können weiterhin durch eine Breite BK in der ersten Richtung charakterisiert werden, wobei diese Breite die in der ersten Richtung gemessene Ausdehnung der konvexen Linsenflächen beschreibt. Die Breite BK kann beispielsweise zwischen denjenigen Orten gemessen werden, an denen die konvexe Krümmung der konvexen Linsenfläche in einen Bereich ohne Krümmung oder in einen konkav gekrümmten Bereich übergeht.
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In der zur ersten Richtung senkrechten zweiten Richtung (X-Richtung) weisen die konvexen Linsenflächen des Ausführungsbeispiels keine Krümmung auf. Die in dieser Richtung gemessene Länge der konvexen Linsenflächen ist vielfach größer als die Breite BK, so dass es sich um in X-Richtung langgestreckte Linsenflächen handelt. Die konvexen Linsenflächen des Ausführungsbeispiels erstrecken sich durchgehend zwischen den in der zweiten Richtung einander gegenüberliegenden Seitenflächen des ersten Substrats S1.
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Zwischen konvexen Linsenflächen, die in der ersten Richtung unmittelbar nebeneinanderliegen, befindet sich jeweils ein Übergangsbereich TR. In den Übergangsbereichen liegen jeweils diejenigen Abschnitte der ersten Substratoberfläche S1-1, die nicht zu den jeweils benachbarten konvexen Linsenflächen KS gehören. Die konvexen Linsenflächen gehen in diesen Übergangsbereichen ineinander über. Im Ausführungsbeispiel haben die Übergangsbereiche in der ersten Richtung eine Breite BT, die um mehrere Größenordnungen geringer ist als die Breite BK der konvexen Linsenflächen. Dadurch wird u. a. erreicht, dass ein durch die Übergangsbereiche erzeugter Anteil der hindurchtretenden Strahlung im Beleuchtungsfeld im Vergleich zu dem durch die konvexen Linsenflächen erzeugten Anteil sehr gering ist. Umgekehrt wird dadurch die Intensitätsverteilung im Beleuchtungsfeld überwiegend durch die Formgebung der konvexen Linsenflächen und deren Zusammenwirken erreicht.
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An der der ersten Substratoberfläche S1-1 gegenüberliegenden zweiten Substratoberfläche S1-2 des ersten Substrats S1 ist eine ähnliche Anordnung mit konvexen Linsenflächen und dazwischenliegenden Übergangsbereichen ausgebildet. Allerdings laufen hier die Längsrichtungen der konvexen Linsenflächen, in welchen die konvexen Linsenflächen keine Krümmung aufweisen, entlang der Y-Richtung, also senkrecht zu den entsprechenden Richtungen an der Eintrittsseite des Substrats. Auch hier liegen zwischen den konvexen Linsenflächen jeweils schmale Übergangsbereiche.
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Das zweite Substrat S2 hat an seiner Eintrittsseite eine erste optisch funktionale Substratoberfläche S2-1 in Form eines Zylinderlinsenarrays. Dieses wird dadurch gebildet, dass an der ersten Substratoberfläche S2-1 mehrere konvexe Zylinderflächen ZL mit zueinander parallelen Zylinderachsen nebeneinanderliegend angeordnet sind. Die Zylinderachsen verlaufen parallel zur Y-Richtung des System-Koordinatensystems. Die Zylinderlinsenflächen liegen in der dazu senkrechten X-Richtung nebeneinander. An der Austrittsseite des zweiten Substrats S2 ist ein weiteres Zylinderlinsenarray ausgebildet, das mehrere konvexe Zylinderlinsenflächen mit zueinander parallelen Zylinderachsen nebeneinanderliegend aufweist. Die Zylinderachsen verlaufen hier senkrecht zu den Zylinderachsen an der gegenüberliegenden Strahlungseintrittsseite, also parallel zur X-Richtung. Zwischen den Zylinderlinsenflächen sind jeweils sehr schmale Übergangsbereiche ausgebildet.
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Die von der Eintrittsseite der Vorrichtung einfallende Laserstrahlung LR wird durch die konvexen Linsenflächen KS an der ersten Substratoberfläche S1-2 des ersten Substrats S1 in eine Anzahl von Teilstrahlen aufgeteilt, die in Y-Richtung nebeneinanderliegen. Durch die danach durchstrahlten, senkrecht dazu (d. h. in Y-Richtung) verlaufenden konvexen Linsenflächen der zweiten Substratoberfläche S1-2 findet eine entsprechende Aufteilung in der dazu senkrechten X-Richtung statt. Diese Teilstrahlen werden durch das zweite Substrat S2 und die danach folgende Fourier-Optik FO in Richtung des Beleuchtungsfelds ILF übertragen und dort überlagert.
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Während an den Substratoberflächen S2-1 und S2-2 des zweiten Substrats S2 jeweils Zylinderlinsenarrays mit nebeneinanderliegenden Zylinderlinsen ZL ausgebildet sind, ist dies beim ersten Substrat S1 nicht der Fall. Stattdessen variiert bei dem Ausführungsbeispiel die Querschnittsgestalt der Übergangsbereiche TR entlang der zweiten Richtung (X-Richtung) systematisch in einer vorgegebenen Weise derart, dass sich in den Übergangsbereichen und/oder in den angrenzenden Bereichen der konvexen Linsenflächen brechende bzw. refraktive Flächenabschnitte ergeben, die schräg zur zweiten Richtung (X-Richtung) verlaufen, so dass sich im Vergleich zu einem reinen Zylinderlinsenarray zusätzliche Brechrichtungen mit Komponenten außerhalb der durch die erste und dritte Richtung aufgespannten Y-Z-Ebene ergeben. Dies soll im Folgenden anhand der schematischen 2 und 3 noch näher erläutert werden.
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Die konvexen Linsenflächen KS können bei dem Ausführungsbeispiel durch ihre jeweiligen Scheitellinien SL charakterisiert werden, die im Beispielsfall geradlinig parallel zur zweiten Richtung verlaufen. Eine Scheitellinie einer konvexen Linsenfläche ist eine Aneinanderreihung von Scheitelpunkten der konvexen Linsenfläche, wobei ein Scheitelpunkt ein Hochpunkt der konvexen Linsenfläche in der dritten Richtung (Z-Richtung) in einer bestimmten, senkrecht zur zweiten Richtung liegenden Querschnittsebene (Y-Z-Ebene) ist. Die Scheitellinien der konvexen Linsenflächen liegen im Beispielsfall über deren gesamte Länge (in der zweiten Richtung) auf gleichbleibender Höhe (in Z-Richtung). Die Anordnung der konvexen Linsenflächen kann durch den Mittenabstand bzw. Pitch PI zwischen den Scheitellinien SL unmittelbar benachbarter konvexer Linsenflächen in der ersten Richtung charakterisiert werden.
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Die Verläufe der Übergangsbereiche TR in der zweiten Richtung werden hier durch ihre Hauptlinien HL charakterisiert. Eine Hauptlinie eines Übergangsbereichs ist analog zur Scheitellinie durch eine Aneinanderreihung von Tiefpunkten in der zur ersten und zweiten Richtung senkrechten dritten Richtung definiert. Um zu verdeutlichen, dass die Querschnittsgestalt von Übergangsbereichen nicht zwingend eine konkave Krümmung definieren muss, wird der Begriff Hauptlinie anstelle von Scheitellinie gewählt.
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Die Hauptlinien HL verlaufen makroskopisch betrachtet bzw. global gesehen im Wesentlichen entlang der zweiten Richtung (X-Richtung), jedoch nicht durchgängig exakt parallel zu dieser.
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Vielmehr weisen die Hauptlinien einen schlangenlinienförmigen Verlauf derart auf, dass die Lage der Hauptlinie in der ersten Richtung (Y-Richtung) entlang der Hauptlinien periodisch oder aperiodisch zwischen lokalen Extrema hin und her variiert. In den 2 und 3 sind die Verhältnisse zur Veranschaulichung stark übertrieben dargestellt.
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Bei den meisten Ausführungsbeispielen liegt eine maximale Winkelabweichung W eines lokalen Abschnitts einer Hauptlinie HL bei weniger als 50 mrad, insbesondere zwischen 0.1 mrad und 20 mrad. Ein typischer Verlauf kann weiterhin durch eine mittlere Schwankungsbreite SB charakterisiert werden, die einen mittleren Abstand zwischen Extrempunkten E1, E2 des schlangenlinienförmigen Verlaufs in der ersten Richtung definiert. Die mittlere Schwankungsbreite kann im Ausführungsbeispiel beispielsweise in der Größenordnung von einem oder wenigen Mikrometern liegen, beispielsweise bei 3 μm bis 8 μm. Ein schlangenlinienförmiger Verlauf kann weiterhin durch einen mittleren Extremumsabstand EA charakterisiert werden, der wiederum den mittleren Abstand zwischen in der zweiten Richtung unmittelbar benachbarten gleichsinnigen lokalen Extrema E1, E1' (Minima oder Maxima) des schlangenlinienförmigen Verlaufs jeweils in der ersten Richtung definiert. Sind die schlangenlinienförmigen Verläufe periodisch, würde der mittlere Extremumsabstand der entsprechenden Periodenlänge in der zweiten Richtung entsprechen.
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Schlangenlinienförmige Verläufe können periodisch oder aperiodisch sein. Es hat sich als zweckmäßig herausgestellt, wenn der mittlere Extremumsabstand EA um mindestens eine Größenordnung größer ist als die mittlere Schwankungsbreite SB, vorzugsweise könnten mehrere Größenordnungen dazwischenliegen. Im Beispielsfall liegt der mittlere Extremumsabstand EA bei einem oder wenigen Millimetern, beispielsweise in der Größenordnung von ca. 2 mm. Typische Aspektverhältnisse zwischen dem mittleren Extremumsabstand und der mittleren Schwankungsbreite liegen in vielen Fällen im Bereich von 500:1 bis 2000:1.
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Vorteilhafte Verhältnisse zwischen dem mittleren Extremumsabstand EA und dem Mittenabstand (Pitch) der konvexen Linsenflächen können z. B. im Bereich vom 1 bis 100 liegen. Je nach Anwendungsfall kann der Mittenabstand z. B. im Bereich von 30 μm bis 1.5 mm liegen, ggf auch darüber oder darunter.
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Zur Verdeutlichung von technischen Effekten, die durch die besondere Gestaltung erzielbar sind, sind in 4 schematisch einige Oberflächenprofile einer Substratoberfläche in einem Übergangsbereich TR zwischen zwei unmittelbar benachbarten konvexen Linsenflächen KS1, KS2 an unterschiedlichen Positionen entlang der zweiten Richtung (X-Richtung) dargestellt. Die Breite BT des Übergangsbereichs TR, gemessen zwischen Wendepunkten der gekrümmten Oberflächenprofile, soll im Beispielsfall entlang der zweiten Richtung konstant sein, die links benachbarte konvexe Linsenfläche KS1 und die rechts benachbarte konvexe Linsenflächen KS2 reichen bis an die äußeren Ränder des Übergangsbereichs TR. Der Übergang zwischen konvexer Linsenfläche KS1, KS1 und Übergangsbereich TR ist jeweils durch den Wechsel der lokalen Krümmung der Substratoberfläche definiert, also einen Wendepunkt der Substratoberfläche in Y-Richtung.
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Die Substratoberfläche im Übergangsbereich ist jeweils kontinuierlich konkav gekrümmt, wobei allerdings der lokale Krümmungsradius in Y-Richtung für unterschiedliche Positionen entlang der X-Richtung unterschiedlich variiert. Bei der ersten Position X1 liegt der Tiefpunkt T1 innerhalb des Übergangsbereichs näher an der rechts benachbarten konvexen Linsenfläche KS2, bei der Position X2 liegt der Tiefpunkt T2 etwa mittig zwischen den benachbarten konvexen Linsenflächen, bei Position X3 liegt der Tiefpunkt T3 näher an der links benachbarten konvexen Linsenfläche KS1, bei der vierten Position X4 liegt der Tiefpunkt T4 wieder in der Nähe der Mitte zwischen den konvexen Linsenflächen, während bei der Position X5 der Tiefpunkt T5 wieder näher bei der rechten konvexen Linsenfläche KS2 liegt. Die korrespondierende Hauptlinie HL (gestrichelt gezeigt) verbindet die Tiefpunkte miteinander und hat dadurch einen schlangenlinienförmigen Verlauf mit kontinuierlichem Wechsel der Lage zwischen lokalen Extrema in der Y-Richtung.
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Es ist ersichtlich, dass die Querschnittsgestalt des in dem Übergangsbereich TR liegenden Abschnitts der Substratoberfläche in der senkrecht zur zweiten Richtung verlaufenden Querschnittsebene QE (entspricht einer Y-Z-Ebene) systematisch und kontinuierlich (d. h. ohne Sprünge) in einer definierten Weise variiert. Dabei ergeben sich insbesondere in den Abschnitten zwischen aufeinanderfolgenden Extremlagen der Tiefpunkte Flächenabschnitte FA der Substratoberfläche, die die zweite Richtung (X-Richtung) nicht enthalten, sondern schräg zur zweiten Richtung verlaufen. Teile von einigen dieser Flächenabschnitte sind schraffiert dargestellt. Laserstrahlung, die parallel zur Z-Richtung auf eine derartige Substratoberfläche einfällt, wird im Bereich dieser Flächenabschnitte FA zum Teil in Richtungen gebrochen, die außerhalb der Y-Z-Ebene liegen und Komponenten in der zweiten Richtung (X-Richtung) enthalten.
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Im Gegensatz zu reinen Zylinderlinsenarrays, die im Idealfall eine in Z-Richtung eintretende Strahlung nur eindimensional in Brechrichtungen brechen, die in einer senkrecht zur zweiten Richtung orientierten Ebene (Y-Z-Ebene) liegen, werden also hier durch die schrägen Flächenabschnitte im Vergleich zu einem reinen Zylinderlinsenarray zusätzliche Brechrichtungen eingeführt und somit eine mehrdimensionale Brechung erreicht.
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Dies bietet mehrere Vorteile. Zum einen ist es dadurch möglich, im Vergleich zu reinen Zylinderlinsenarrays weitere Freiheitsgrade bei der Auslegung der gewünschten optischen Wirkung zu nutzen. Zum anderen ergibt sich die Möglichkeit, die optische Wirkung der Vorrichtung, also ihre optische Performance, unabhängiger von Fertigungsartefakten zu machen. Hierbei ist zu bedenken, dass die optische Performance von Vorrichtungen der hier beschriebenen Art eine Funktion aus der nominellen Gestalt der brechenden Flächen, also der idealen Form der Linsenflächen, sowie von Linsenfehlern, zum Beispiel durch Fertigungsschwankungen, ist und dass weiterhin die optische Wirkung der Bereiche zwischen den konvexen Linsenflächen ebenfalls Fertigungsschwankungen unterliegen kann. Fertigungsschwankungen sind in der Regel nicht vollständig kalkulierbar und können sich störend auf die Performance der Optik auswirken. Entsprechendes gilt auch für die Gestaltung der Substratoberfläche in den Übergangsbereichen, insbesondere wenn diese im Vergleich zu den benachbarten konvexen Linsenflächen sehr schmal gehalten werden sollen. Durch eine systematische Variation der Querschnittsgestalt der in den Übergangsbereichen liegenden Abschnitte der Substratoberfläche lassen sich derartige Artefakte in ihrer Auswirkung mindern.
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Bei den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen haben alle konvexen Linsenflächen jeweils geradlinig parallel zur zweiten Richtung verlaufende Scheitellinien, so dass sie zumindest in der Nähe der Scheitellinien und gegebenenfalls bis in die Nähe der angrenzenden Übergangsbereiche wie klassische Zylinderlinsen wirken. Dies ist jedoch nicht zwingend. Anhand der 5 und 6 wird ein Ausführungsbeispiel eines Substrats S1 erläutert, bei dem sowohl die Scheitellinien SL der konvexen Linsenflächen KS als auch die Hauptlinien HL der Übergangsbereiche TR jeweils einen schlangenlinienförmigen Verlauf haben. Insbesondere ist die Gestaltung so gewählt, dass die Lage der Scheitellinien SL und die Lage der Hauptlinien HL entlang ihres Verlaufs lediglich in der ersten Richtung (Y-Richtung) variiert, während ihre Höhe bzw. Tiefe (Lage in Z-Richtung) jeweils entlang des Verlaufs konstant bleibt.
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Wie aus 6 ersichtlich ist, laufen die Scheitellinien und die Hauptlinien jeweils parallel zueinander in dem Sinne, dass ein Abstand DY zwischen einer Scheitellinie SL und einer direkt benachbarten Hauptlinie HL entlang des Verlaufs der Schlangenlinien im Wesentlichen konstant bleibt. Die sonstigen Dimensionen der Vorrichtung, insbesondere bezüglich des mittleren Extremumsabstands EA, der mittleren Schwankungsbreite SB und des Mittenabstands PI benachbarter Scheitellinien, können den Dimensionen des anderen Ausführungsbeispiels entsprechen, weshalb auf diese Angaben Bezug genommen wird. Derartige Ausführungsbeispiele lassen sich besonders einfach fertigen, was später im Zusammenhang mit Ausführungsbeispielen noch erläutert wird.
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Bei den bisher gezeigten Ausführungsbeispielen erfolgt die Variation der Lage von Scheitellinien und/oder Hauptlinien nur in einer durch die erste und die zweite Richtung aufgespannten Ebene senkrecht zur Tiefenrichtung. Dies ist jedoch nicht zwingend. Es ist alternativ oder zusätzlich auch möglich, die Substratoberfläche so zu gestalten, dass Scheitellinien und/oder Hauptlinien in ihrer Tiefenlage, also bezüglich ihrer Lage in der dritten Richtung, systematisch variieren. 7 zeigt hierzu mehrere benachbarte konvexe Linsenflächen eines Ausführungsbeispiels eines Substrats S1, welches zusätzlich weitere in der ersten Richtung benachbarte konvexe Linsenflächen ähnlicher Gestaltung aufweist. Die Querschnittsgestalt der konvexen Linsenflächen KS variiert entlang der zweiten Richtung (X-Richtung) systematisch in der Weise, dass die Hochpunkte in der dritten Richtung gemeinsam eine Scheitellinie SL bilden, deren Lage in der ersten Richtung (Y-Richtung) zwischen lokalen Extrema hin und her variiert. Alle Scheitelpunkte der Scheitellinien liegen auf der gleichen Höhe in Z-Richtung.
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In den benachbarten Übergangsbereichen TR liegen die Tiefpunkte der dortigen Abschnitte der Substratoberfläche jedoch nicht auf einer Ebene, sondern die Tiefe der Übergangsbereiche, d. h. die Lage der Tiefpunkte in Z-Richtung, variiert systematisch entlang des Verlaufs der Übergangsbereiche in der Weise, wie es in der gestrichelt dargestellten Schnittebene (X-Z-Ebene) durch einen Übergangsbereich gezeigt ist. Die Oberflächengestalt in den Übergangsbereichen kann durch eine Hauptlinie HL charakterisiert werden, deren Lage entlang ihres Verlaufs in der Tiefenrichtung (Z-Richtung) zwischen lokalen Minima und Maxima variiert. Typische Dimensionen des mittleren Extremumsabstands EA können denjenigen der anderen Ausführungsbeispiele entsprechen. Im Beispielsfall ist jedoch die mittlere Tiefenvariation (mittlere Schwankungsbreite SB in Z-Richtung) deutlich geringer als die oben erwähnte Schwankungsbreite in der ersten Richtung. Die Tiefenvariation kann beispielsweise im Bereich zwischen 40 nm und 100 nm liegen, ggf. auch darüber (z. B. bis zu 400 nm) oder darunter (z. B. bis zu 20 nm).
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Als weiterer Freiheitsgrad der Oberflächengestaltung im Rahmen von Ausführungsbeispielen ergibt sich die Möglichkeit, bestimmte Phasenlagen der schlangenlinienförmigen Verläufe vorzugeben. Beim Ausführungsbeispiel der 5 und 6 verlaufen die Scheitellinien SL und die Hauptlinien HL gleichphasig in der Weise, dass lokale Maxima oder Minima der Auslenkung in der ersten Richtung bei unmittelbar benachbarten Scheitellinien und zwischen benachbarten Scheitellinien und Hauptlinien jeweils an der gleichen Position in der zweiten Richtung liegen. Dies ist nicht zwingend. Beim Ausführungsbeispiel der 7 ergibt sich zwischen den Scheitellinien SL und den Hauptlinien HL durch grundsätzliche Unterschiede in den Verläufen ein zufälliger Phasenversatz, so dass beispielsweise an einer X-Position eines lokalen Maximums der Auslenkung der Scheitellinie einer konvexen Linsenfläche kein lokales Maximum der Hauptlinie im Übergangsbereich liegt, so dass die Extremumslagen gegeneinander in der zweiten Richtung versetzt sind.
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Varianten des Ausführungsbeispiels der 7 zeichnen sich ebenfalls durch eine Tiefenvariation der Lage der Hauptlinie des Übergangsbereichs in der zweiten Richtung aus, so dass sich der in 7 schematisch gezeigte schlangenlinienförmige Verlauf der Hauptlinie in der Tiefenrichtung (Z-Richtung) ergibt. Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel der 7 haben jedoch die angrenzenden konvexen Linsenflächen jeweils geradlinig in der zweiten Richtung verlaufende Scheitellinien.
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Die Gestalt der Substratoberfläche in den Übergangsbereichen kann unterschiedlich ausgelegt sein. In manchen Fällen kann eine mehr oder weniger irreguläre Oberflächenform vorliegen. Die Übergangsbereiche können insbesondere eine nicht-konkave Oberflächenform aufweisen. Beispielsweise können die Übergangsbereiche als im Wesentlichen V-förmige Einschnitte zwischen den unmittelbar angrenzenden konvexen Linsenflächen gestaltet sein.
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Es ist auch möglich, dass in den Übergangsbereichen liegende Abschnitte der Substratoberfläche als brechende Flächen mit negativer Krümmung in der ersten Richtung ausgestaltet sind. In diesem Fall kann den Übergangsbereichen eine Brennweite zugeordnet werden. Es gibt Ausführungsformen, bei denen die Brennweite der brechenden Flächen entlang der zweiten Richtung periodisch oder aperiodisch zwischen lokalen Extrema variiert. Ein Beispiel wird anhand von 8 näher erläutert.
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8 zeigt schematisch einige Oberflächenprofile einer Substratoberfläche in einem Übergangsbereich TR zwischen zwei unmittelbar benachbarten konvexen Linsenflächen KS1, KS2 an unterschiedlichen Positionen entlang der zweiten Richtung (X-Richtung). Die Breite BT des Übergangsbereichs TR, die zwischen den Wendepunkten der gekrümmten Oberflächenprofile bestimmt wird, ist ähnlich wie im Ausführungsbeispiel von 4 entlang der zweiten Richtung konstant. Die links und rechts benachbarten konvexen Linsenflächen gehen an den Rändern des Übergangsbereichs in eine konkav gekrümmte Fläche über.
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Der Übergangsbereich TR hat entlang der zweiten Richtung durchgängig eine konkav gekrümmte Gestalt. Entlang der zweiten Richtung ändern sich jedoch der Krümmungsradius der konkaven Krümmung und damit auch die korrespondierende Brennweite kontinuierlich. Dabei liegt ein kontinuierlicher Wechsel zwischen lokalen Minima und Maxima der Brennweite vor. Bei der ersten Position X1 liegt der Tiefpunkt T1 innerhalb des Übergangsbereichs relativ zu den anderen Tiefpunkten entsprechend einer relativ schwachen Krümmung im Übergangsbereich relativ hoch. In dem Bereich des Übergangs zwischen der ersten Position X1 und der dritten Position X3 nimmt die Tiefe des Übergangsbereichs kontinuierlich zu und erreicht bei der dritten Position X3 ein lokales Maximum, welches einem lokalen Minimum der korrespondierenden Brennweite entspricht. Beim Übergang von der dritten Position X3 über die vierte Position X4 zur fünften Position X5 nimmt die Tiefe des Übergangsbereichs wieder ab und die korrespondierende Brennweite nimmt zu.
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In dem links gezeigten Z-X-Tiefenprofil ist erkennbar, dass die korrespondierende Hauptlinie HL, die die Tiefpunkte T1 bis T5 etc. verbindet, in Tiefenrichtung eine Schwankungsbreite SB aufweist und dass innerhalb der Schwankungsbreite die Tiefe des Übergangsbereichs zwischen lokalen Minima (zum Beispiel bei X1 und X5) und lokalen Maxima (zum Beispiel bei X3) schlangenlinienförmig variiert. Gleichzeitig ist an der Draufsicht erkennbar, dass die Lage der Hauptlinie in der ersten Richtung (Y-Richtung), in welcher die konvexen Linsenflächen nebeneinanderliegen, nicht variiert, so dass die Hauptlinie HL geradlinig verläuft. Auch bei dieser Ausgestaltung variiert die Querschnittsgestalt der Substratoberfläche im Übergangsbereich TR (betrachtet in der Y-Z-Ebene) entlang der zweiten Richtung derart, dass sich in den Übergangsbereichen Abschnitte der Substratoberfläche ergeben, die schräg zur zweiten Richtung verlaufen. Ein derartiger schräger Flächenabschnitt FA ist zwischen den Positionen X2 und X3 schraffiert angedeutet. Dieser Flächenabschnitt befindet sich in einem Bereich, in welchem die Substratoberfläche im Übergangsbereich ein Gefälle bzw. eine Steigung in der zweiten Richtung aufweist.
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Bei den bisher im Detail beschriebenen Ausführungsbeispielen sind die konvexen Linsenflächen in der ersten Richtung wesentlich breiter als die dazwischenliegenden Übergangsbereiche. Es ist jedoch auch möglich, dass die Breite der Übergangsbereiche in der gleichen Größenordnung liegt wie die Breite der konvexen Linsenabschnitte oder dass die konvexen Linsenflächen deutlich schmaler sind als die Übergangsbereiche.
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Bei dem Ausführungsbeispiel in 9 haben die konvexen Linsenflächen KS eine Breite BK, die etwa eine Größenordnung kleiner ist als die Breite BT der dazwischenliegenden Übergangsbereiche TR. Diese sind als konkave Linsenflächen mit kontinuierlich gekrümmter Oberfläche ausgestaltet. Die Scheitellinien SL der konvexen Linsenflächen KS sind nicht geradlinig, sondern ihre Lage variiert entlang des Verlaufs der Scheitellinien periodisch oder aperiodisch in der ersten Richtung (Y-Richtung) hin und her. Die Scheitelhöhe, d. h. die Lage in Z-Richtung, bleibt konstant. Auf gleiche Weise haben die Hauptlinien HL der Übergangsbereiche einen schlangenlinienförmigen Verlauf mit Wechsel der Lage in der ersten Richtung, jedoch nicht in der dritten Richtung. Bei derartigen Ausführungsbeispielen fällt ein überwiegender Anteil der eintreffenden Laserstrahlung in die Übergangsbereiche und wird aufgrund deren negativen Krümmung. bzw. negativen Brechkraft divergiert. Auf diese Weise kann eine Vorrichtung gemäß der beanspruchten Erfindung geschaffen werden, die keine Fokusbereiche starker Intensität erzeugt und ähnlich wie eine Streuscheibe mit brechenden Flächen unterschiedlicher Orientierung wirken kann.
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Die Vorrichtungen der bisher beschriebenen Art können unter anderem als Homogenisierungselemente oder gemeinsam mit weiteren Elementen in Einrichtungen zur Homogenisierung der eintretenden Laserstrahlung genutzt werden. Bei anderer Ausgestaltung und/oder anderer Anordnung im Strahlengang sind andere optische Wirkungen möglich. Als Beispiel zeigt 10 schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung VO, die innerhalb eines Beleuchtungssystems einer Mikrolithografie-Projektionsbelichtungsanlage im Strahlengang zwischen einer Laserstrahlungsquelle und einer Mikrospiegelanordnung MMA angeordnet ist. Die Mikrospiegelanordnung MMA hat eine Vielzahl individueller Spiegelelemente ME, die mithilfe geeigneter Aktuatoren unabhängig voneinander in zwei Dimensionen verkippt und dadurch in ihrer Orientierung gegenüber der einkommenden Laserstrahlung verändert werden können. Hierdurch lassen sich im Strahlengang hinter der Spiegelanordnung unterschiedliche räumliche Intensitätsverteilungen einstellen. Die einzelnen Spiegelelemente ME der Spiegelanordnung bilden gemeinsam eine Spiegelfläche, zwischen den einzelnen Spiegelelementen verbleiben kleine Spalte, die eine Relativbewegung benachbarter Spiegelelemente ermöglichen. Um zu vermeiden, dass eintretende Laserstrahlung in den Bereich von Spalten fällt, ist die Vorrichtung VO so ausgestaltet und angeordnet, dass sie als Fokussiereinrichtung wirkt. Die eintretende Laserstrahlung LR wird in eine Vielzahl von Teilstrahlen PB zerlegt, die jeweils für sich auf eines der Spiegelelemente ME so fokussiert werden, dass sämtliche Laserstrahlung auf Spiegelelemente auffällt und die Spalten unbeleuchtet bleiben. Die Eintrittsseite E oder die Austrittsseite A können eine Gestalt haben, die im Wesentlichen der Gestalt der ersten Substratoberfläche S1-1 des Ausführungsbeispiels der 1 bis 3 entspricht. Auch andere Ausgestaltungen sind möglich.
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Es gibt unterschiedliche Möglichkeiten, die Substratoberfläche eines Substrats bei der Herstellung der optischen Komponente in der Weise zu strukturieren, dass die gewünschte Oberflächenform entsteht. Anhand von 11 wird eine Verfahrensvariante erläutert, bei der ein Rotationswerkzeug TO1 mit einer abrasiven Außenfläche ABR verwendet wird. Es kann sich z. B. um ein Schleifwerkzeug (abrasive Fläche mit körnigem Schneidmittel mit geometrisch unbestimmten Schneiden) oder um ein Fräswerkzeug (abrasive Fläche mit geometrisch bestimmten Schneiden) handeln. Bei der Bearbeitung dreht sich das Rotationswerkzeug TO1 um seine Rotationsachse RA und wird mit seiner Außenfläche ABR auf das zu bearbeitende Substrat S1 mit geeigneter Anpresskraft so gedrückt, dass Substratmaterial mithilfe der abrasiven Außenfläche ABR sukzessive abgetragen wird, bis die gewünschte Oberflächenform der Substratoberfläche S1-1 mit der erforderlichen Oberflächengüte generiert ist. Die Drehachse RA des Rotationswerkzeugs verläuft dabei parallel zur ersten Richtung, also der Richtung, in der die zu erzeugenden konvexen Linsenflächen KS nebeneinanderliegen.
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Die abrasive Außenfläche ABR des Rotationswerkzeugs hat konkave Abschnitte CP, die parallel zur Rotationsachse RA nebeneinanderliegend angeordnet sind. Der Krümmungsradius der konkaven Abschnitte gibt den Krümmungsradius der konvexen Linsenflächen am Substrat vor. Zwischen den konkaven Abschnitten CP befinden sind nach außen schmale vorstehende Übergangsbereiche TIP, die die zwischen den konvexen Linsenflächen liegenden Übergangsbereiche TR am Substrat erzeugen. In manchen Fällen hat ein Werkzeug eine derartige Arbeitsbreite, dass die gesamte strukturierte Substratoberfläche eines Substrats in einem Arbeitsgang erzeugt werden kann. Es ist auch möglich, dass nur eine Untergruppe konvexer Linsenflächen in einem Arbeitsgang gemeinsam bearbeitet wird.
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Das Rotationswerkzeug wird mit geeigneter, in der Regel konstanter Vorschubgeschwindigkeit parallel zur zweiten Richtung (X-Richtung) vorgeschoben. Diesem linearen Vorschub wird eine hin und her gehende (oszillierende) Vorschubbewegung parallel zur Rotationsachse RA (siehe Doppelpfeil) überlagert, um für jede Position entlang der zweiten Richtung die gewünschte laterale Lage der Hochpunkte und Tiefpunkte und damit den schlangenlinienförmigen Verlauf der Scheitellinien und Hauptlinien zu erhalten. So kann z. B. die Oberflächenform gemäß 6 erzeugt werden. Alternativ oder zusätzlich kann eine hin- und her gehende Vorschubbewegung in Z-Richtung überlagert sein, um ein Tiefenprofil zu erzeugen.
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Ein anderes Herstellverfahren wird anhand von 12 näher erläutert. Das Herstellverfahren ist eine Variante einer Konturfräsoperation, bei der ein rotativ angetriebenes Bearbeitungswerkzeug TO2 verwendet wird, welches während der Bearbeitung mit vorgebbarer Drehzahl um seine Rotationsachse RA rotiert. Das Bearbeitungswerkzeug TO2 hat an seiner radialen Außenseite spitzenartige Fräszähne TIP2, deren parallel zur Rotationsachse RA gemessene Breite (Bearbeitungsbreite) nur wenige Mikrometer beträgt. Die Breite am radialen Außenumfang kann beispielsweise weniger als 30% oder weniger als 10% der Breite der zu erzeugenden Übergangsbereiche TR betragen.
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Bei der Erzeugung der Substratoberfläche aus einem Rohling oder einem grob vorbearbeiteten Substrat S1 wird das rotierende Werkzeug TO2 parallel zur ersten Richtung (in der die zu erzeugenden konvexen Linsenflächen nebeneinanderliegen) längs der Substratoberfläche mit einer vorgebbaren konstanten oder variablen Vorschubgeschwindigkeit bewegt. Eine senkrecht zur Vorschubbewegung in Richtung Substrat gerichtete Eintauchbewegung (parallel zur Z-Richtung) wird in Abhängigkeit vom Vorschubweg bzw. der Vorschubgeschwindigkeit so gesteuert, dass im Bereich der konvexen Linsenflächen eine konvexe Oberflächenform und im Bereich der Übergangsbereiche die dort gewünschte Oberflächenform (z. B. V-förmiger Einschnitt oder konkave Krümmung) erzeugt wird. Durch eine solche erste Arbeitsbewegung wird ein erstes Querschnittsprofil an einer ersten X-Position erzeugt. Danach erfolgt ein Vorschub von Werkzeug und/oder Werkstück (Rohling) in der zweiten Richtung um ein Inkrement, das z. B. der in einer Arbeitsbewegung erzeugbaren Bearbeitungsbreite entspricht. An einer zur ersten X-Position benachbarten zweiten X-Position wird dann das Werkzeug gemäß einer zweiten Arbeitsbewegung gesteuert, die sich von der ersten Arbeitsbewegung unterscheidet, um ein zweites Querschnittsprofil zu erzeugen, das sich vom ersten Querschnittsprofil z. B. bezüglich der Lage von Hochpunkten und/oder Tiefpunkten unterscheidet. Dadurch kann sukzessive eine nicht-zylindrische Oberflächenform der konvexen Linsenflächen und/oder der Abschnitte in den Übergangsbereichen erzeugt werden.
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Bei einer anderen Variante werden sukzessive Bearbeitungsspuren etwa parallel zu den Hauptlinien und/oder Scheitellinien erzeugt. Dazu wird das rotierende Werkzeug (mit oder ohne Änderung der Eintauchtiefe) etwa parallel zur X-Richtung über die gesamte Länge des Substrats verfahren, wobei dieser Verfahrbewegung eine weitere Bewegung in der Y-Z-Ebene überlagert ist. Danach werden das Werkzeug und das Substrat relativ zueinander in Y-Richtung um einen Verstellweg versetzt, der etwa so groß ist wie die Bearbeitungsbreite des schmalen Werkzeugs im Bereich der Fräszähne TIP2. Danach wird die nächste, lückenlos anschließende Bearbeitungsspur bearbeitet. Die Eintauchtiefe (z-Richtung) kann entsprechend der gewünschten Oberflächenkontur von einer zur nächsten Bearbeitungsspur variiert werden.
