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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Beleuchtungssystem mit einem Diffusorelement,
das in einen Beleuchtungsstrahlengang eingebracht und beweglich
angeordnet ist.
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Beleuchtungssysteme
dieser Art sind in unterschiedlichen Ausführungen bekannt. Die Beweglichkeit
des Diffusorelements dient hierbei üblicherweise vor allem dazu,
die räumliche
Kohärenz
der verwendeten – Beleuchtungsstrahlung
zu verringern. Dies ist für
verschiedene Anwendungen von Nutzen.
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So
offenbart die Patentschrift
US
6.061.133 die Verwendung eines beweglichen Diffusorelements in
einem Interferometer, z.B. vom Fizeau-, Twyman-Green- oder Mach-Zehnder-Typ.
Das Diffusorelement ist dort von einer kreisrunden Diffusorplatte bzw.
Mattscheibe gebildet, die um eine Achse senkrecht zur Scheibenebene
drehbeweglich an einen Elektromotor angekoppelt ist. Der Motor ist
mit parallel zur optischen Achse des Beleuchtungssystems liegender
Drehachse derart angeordnet, dass die Mattscheibe mit einem gewissen
Radialbereich im Beleuchtungsstrahlengang hinter einer Laserlichtquelle
bzw. einer dieser nachge schalteten Beleuchtungslinse liegt. Bei
Bedarf kann der beweglichen Mattscheibe ein zweites, unbewegt bleibendes
Diffusorelement vorgeschaltet sein. Auch die Patentschrift
US 4.869.593 offenbart eine
derartige Verwendung einer motorgetrieben rotierenden Mattscheibe
im Beleuchtungsstrahlengang eines Interferometers zur optischen
Oberflächenprüfung.
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Die
Patentschrift
US 5.614.989 beschreibt eine
Projektionsbelichtungsanlage zur photographischen Bildbelichtung
mit einem Beleuchtungssystem, das eine an einen Antrieb mechanisch
angekoppelte Mattscheibe aufweist. Für die Ankopplung der Mattscheibe
an den Antrieb werden verschiedene Varianten vorgeschlagen, wie
eine Ankopplung an einen Drehmotor zur Rotation der Mattscheibe,
eine exzentrische Ankopplung an einen Drehmotor zur Erzeugung einer
zweidimensionalen Vibrationsbewegung oder eine Ankopplung an eine
Lautsprecherspule zur Erzeugung einer eindimensionalen Vibrationsbewegung.
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Diffusorelemente
werden auch in Beleuchtungssystemen von Interferometern zur Wellenfrontvermessung
optischer Elemente eingesetzt, wie zur Aberrationsbestimmung von
hochauflösenden
Projektionsobjektiven in Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlagen
zur Halbleiterwaferbelichtung. Das Diffusorelement, z.B. eine Mattscheibe,
soll hierbei vor allem die Pupillenausleuchtung homogenisieren bzw.
einen Parzellierungseffekt einer sogenannten Aerial-Beleuchtung
mindern oder eliminieren, die häufig
zur Maskenbeleuchtung in Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlagen eingesetzt
wird. Besonders in Fällen,
in denen das vermessende Interferometer in die Projektionsbelichtungsanlage
integriert ist, was auch als Betriebsinterferometer bezeichnet wird,
sind für
das Interferometer die begrenzten Bauraumverhältnisse zu beachten, und es ist
darauf zu achten, dass die eigentliche Belichtungsfunktion der Projektionsbelichtungsanlage
nicht durch die Komponenten des Interferometers gestört wird.
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Die
Beleuchtung sollte für
solche Betriebsinterferometer zur Erzielung hoher Messgenauigkeit räumlich ausreichend
inkohärent
sein. Zwar kommt als eine mögliche
Maßnahme,
die geforderte Messgenauigkeit zu erreichen, eine Interferometerkalibrierung
in Betracht, bei der das vermessende Projektionsobjektiv um die
optische Achse rotiert wird, dies erfordert jedoch entsprechenden
Aufwand und ist konstruktiv nicht immer realisierbar.
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Der
Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstellung eines
Beleuchtungssystems der eingangs genannten Art zugrunde, das sich
mit vergleichsweise geringem Aufwand realisieren und betreiben lässt, wenig
Bauraum erfordert und gegebenenfalls in der Umgebung vorhandene,
andere Anlagenkomponenten nicht signifikant stört und das sich folglich besonders
auch für
Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlagen
und zugehörige
Wellenfrontvermessungs-Interferometer eignet.
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Die
Erfindung löst
dieses Problem durch die Bereitstellung eines Beleuchtungssystems
mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bei diesem Beleuchtungssystem
ist das Diffusorelement schwingungsbeweglich angeordnet, worunter
zu verstehen ist, dass es auf entsprechende Schwingungsanregung hin
eine nicht angetriebene Schwingungsbewegung, d.h. eine Schwingung
mit einer Eigenfrequenz oder eine erzwungene Schwingung, ausführt, die
keines permanenten Antriebs durch ein aktives Antriebsmittel, wie
einen Motor oder dergleichen, bedarf.
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Diese
Realisierung der Beweglichkeit des Diffusorelements in Form einer
nicht permanent angetriebenen Schwingungsbewegung hat den Vorteil, dass
entsprechende permanent antreibende Antriebsmittel entfallen können, was
den Bauraumbedarf reduziert und durch derartige permanente Antriebsmittel
verursachte Störungen
anderer Anlagenkomponenten vermieden werden. Zudem entfällt der Realisierungs-
und Betriebsaufwand für
solche permanenten Antriebsmittel, und auftretende Reibungskräfte können sehr
klein gehalten werden.
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Es
zeigt sich, dass eine solche Schwingungsbeweglichkeit des Diftusorelements
gerade auch bei Verwendung des Beleuchtungssystems für ein Shearinginterferometer
zur Wellenfrontvermessung optischer Abbildungssysteme eine für die geforderte
hohe Messgenauigkeit ausreichende Inkohärenz der Beleuchtungsstrahlung
bewirkt, die üblicherweise
von einer hoch kohärenten
Laserlichtquelle stammt. Dies vermeidet insbesondere störende Aberrationszusatzbeiträge durch
nicht ausreichend inkohärente
Beleuchtung bei der Ermittlung der Aberrationsfehler des Projektionsobjektivs
einer Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage.
Durch den relativ geringen Bauraumbedart ist das schwingungsbewegliche
Diffusorelement ohne weiteres zusammen mit den übrigen Interterometerkomponenten
in die Projektionsbelichtungsanlage, z.B. einen Waferstepper bzw.
Waferscanner, integrierbar. Das schwingungsbewegliche Diffusorelement
ist je nach Bedarf während
interferometrischen Messvorgängen und/oder
während
des normalen Waferbelichtungsbetriebs einsetzbar.
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Es
versteht sich, dass sich das erfindungsgemäße Beleuchtungssystem auch
für beliebige
andere Beleuchtungszwecke verwenden lässt, bei denen der Bedarf besteht,
das Maß an
räumlicher
Inkohärenz
für die
Beleuchtungsstrahlung zu steigern.
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In
einer Ausgestaltung der Erfindung beinhaltet das Diffusorelement
eine Diffusorplatte, die schwingungsbeweglich von einer mechanischen oder
einer berührungsfrei
arbeitenden elektrischen/magnetischen Abstützung oder Aufhängung gehalten
ist. Ein solches schwingungsfähiges
System lässt
sich relativ einfach realisieren und erlaubt eine ausreichende Schwingungsbeweglichkeit
der Diffusorplatte.
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In
Weiterbildung der Erfindung sind Gasdruckerzeugungsmittel zur direkten
oder indirekten Schwingungsanregung des Diffusorelements vorgesehen,
d.h. eine Schwingungsbewegung des Diffusorelements wird durch eine
von diesen Mitteln kontinuierlich oder gepulst erzeugte Druckwelle
oder Gasströmung
angeregt und bei Bedarf für
eine ausreichende Zeitdauer aufrechterhalten.
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In
weiterer Ausgestaltung dieser Maßnahme sind die Gasdruckerzeugungsmittel
zur Erzeugung einer Gasdruckwelle oder Gasströmung ausgelegt, welche das
Diffusorelement selbst und/oder ein damit schwingungsübertragend
gekoppeltes Halteelement in Schwingung versetzt. Das Halteelement kann
z.B. ein Stützfuß oder ein
Haltearm sein, der schwingungsübertragend
mit einer Diffusorplatte gekoppelt ist. Zur direkten Schwingungsanregung
kann das Diffusorelement ein vom erzeugten Gasdruck beaufschlagbares
Gasdruckwiderstandselement aufweisen.
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In
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung beinhalten die Gasdruckerzeugungsmittel
einen ellipsoidförmigen
Gasdruckreflektor und eine in dessen einem Brennpunkt angeordnete
Gasdruckerzeugungseinheit. Der andere Reflektorbrennpunkt liegt
im Schwingungswirkbereich des Diffusorelements, d.h. die dorthin
vom Reflektor reflektierte und dabei kollimierte Druckwelle bzw.
Gasströmung
regt die benötigte
Schwingungsbewegung des Diffusorelements an.
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In
weiteren Ausgestaltungen der Erfindung sind zur Schwingungsanregung
Impulsübertragungsmittel
oder berührungsfrei
elektrostatisch, magnetisch und/oder elektrodynamisch arbeitende
Schwingungsanregungsmittel vorgesehen, wobei die verschiedenen Schwingungsanre gungsmittel
je nach Bedarf einzeln oder in Kombination verwendbar sind.
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Vorteilhafte
Ausführungsformen
der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt, in denen zeigen:
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1 eine schematische Seitenansicht
eines hier interessierenden Teils eines Beleuchtungssystems für eine Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage
und/oder für
ein zugehöriges
Scherinterferometer mit schwingungsfähig getragener Diffusorplatte,
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2 eine schematische Seitenansicht
einer Variante des Systems von 1,
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3 eine schematische Seitenansicht
einer Systemvariante mit hängend
gehaltener, schwingungsfähiger
Diffusorplatte,
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4 eine schematische Seitenansicht
einer Systemvariante mit schwingungsanregbarem Stützfuß,
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5 eine schematische Draufsicht
auf eine drehelastisch gehaltene Diftusorplatte mit Strömungswiderstandselement
zur direkten Schwingungsanregung,
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6 eine schematische Seitenansicht
eines Systems entsprechend 4,
jedoch mit zusätzlichem
Gasdruckreflektor,
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7 eine schematische Seitenansicht
einer Systemvariante mit solarzellengespeister, motorischer Unwuchtschwingungsanregung
der Diffusorplatte,
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8 eine Draufsicht auf den
Unwuchtmotor und dessen Solarzellenspeisung für die Systemvariante von 7,
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9 eine schematische Seitenansicht
einer Systemvariante mit solarzellengespeister, elektromagnetischer
Schwingungsanregung der Diffusorplatte,
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10 eine schematische Seitenansicht
einer Systemvariante mit solarzellengespeister, elektrostatischer
Schwingungsanregung der Diffusorplatte,
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11 eine schematische Seitenansicht
einer Systemvariante mit Mitteln zur Schwingungsanregung der Diftusorplatte
durch Hammerpendel-Impulsstoß und
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12 eine schematische Seitenansicht
einer Systemvariante mit Mitteln zur Schwingungsanregung der Diftusorplatte
durch Stoßanregung
eines Diffusorplattenträgers.
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1 zeigt schematisch den
vorliegend interessierenden Teil eines Beleuchtungssystems, wie es
in einer Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage
und in einem zugehörigen
Interferometer zur Wellenfrontvermessung eines Projektionsobjektivs der
Projektionsbelichtungsanlage verwendbar ist. Der gezeigte Beleuchtungssystemteil
ist einer nicht gezeigten Laserlichtquelle nachgeschaltet, die z.B. UV-Licht mit einer Wellenlänge von
193nm oder einer anderen Wellenlänge
emittiert.
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Der
gezeigte Beleuchtungssystemteil beinhaltet eine in einen Beleuchtungsstrahlengang 1 des Systems
eingebrachte Diffusorplatte 2, typischerweise in Form einer
Mattscheibe, der eine Fokussieroptik 3 nachgeschaltet ist,
welche die von der Diftusorplatte 2 durchgelassene Beleuchtungsstrahlung
auf eine Maskenstruktur 4 fokussiert. Die Maskenstruktur 4 kann
in üblicher
Weise z.B. eine Chrommaske sein und ist an der Unterseite eines
Retikels 5 angebracht, an dem oberseitig die Fokussieroptik 3 gehalten
ist und das in an sich bekannter Weise über einen beweglichen Retikelhalter,
d.h. eine sogenannte Retikelstage, in den Beleuchtungsstrahlengang 1 eingebracht
und aus diesem herausgefahren werden kann. Dabei liegt im Betriebszustand
die Chrommaskenstruktur 4 üblicherweise in der Objektebene
des nachgeschalteten, nicht gezeigten Projektionsobjektivs der Projektionsbelichtungsanlage.
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Die
Diffusorplatte 2 ist am Retikel 5 von einer Abstützung schwingungsfähig gehalten,
die mehrere Stützfüße 6 umfasst.
Die Stützfüße 6 sind
durch Federn derart gebildet, dass die Diffusorplatte 2 im
wesentlichen parallel zu ihrer Plattenebene schwingungsbeweglich über dem
Retikel 5 gehalten ist, wie durch entsprechende Schwingungsbewegungspfeile P1
symbolisiert. Dazu sind die Stützfedern 6 so
realisiert, dass sie in der Ebene senkrecht zu ihrer Längsachse
federelastisch auslenkbar sind. Zusätzlich oder alternativ kann
eine federelastische Auslenkbarkeit der Stützfedern 6 in ihrer
Längsrichtung
vorgesehen sein, was dann zu einer Schwingungsbewegung der Diftusorplatte 2 auch
oder ausschließlich
parallel zur optischen Achse des Systems führt.
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In
jedem dieser Fälle
bildet die Diffusorplatte 2 zusammen mit den Stützfedern 6 ein
schwingungsfähiges
Masse-Feder-System, das zu entsprechenden Eigenschwingungen oder
erzwungenen Schwingungen angeregt werden kann. Abhängig von
der lichtstreuaktiven Körnungsstruktur
der Diffusorplatte 2 sind zur gewünschten kohärenzzerstörenden Funktiontion Schwingungsamplituden
der Diftusorplatte 2 in der Größenordnung von einigen bis
einigen zehn Mikrometern ausreichend, z.B. im Bereich von etwa 5μm bis etwa
20μm. Bei
Verwendung einer gepulsten Lichtquelle wird das schwingungsfähige System
aus Diffusorplatte 2 und Stützfedern 6 so ausgelegt,
dass aufeinanderfolgende Lichtpulse auf verschiedene Stellen der
Diffusorplatte 2 treffen. Diese Auslegung ist ohne weiteres
durch geeignete Abstimmung der Eigenfrequenzen dieses Masse-Feder-Systems 2, 6 möglich.
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Die
Diffusorplatte 2 hat zum einen die Funktion einer Homogenisierung
der Pupillenausleuchtung des nachfolgenden Projektionsobjektivs,
wobei sie z.B. bei Verwendung einer Aerial-Beleuchtung als Beleuchtungsstrahlung 1 deren
Parzellierung reduziert bzw. beseitigt. Zum anderen bewirkt die
Diffusorplatte 2, wenn sie in Schwingung versetzt wird, durch
ihre Schwingungsbewegung eine Reduzierung bzw. Eliminierung der
räumlichen
Kohärenz
der Beleuchtungsstrahlung 1, da durch die Schwingungsbewegung
ein jeweiliger Beleuchtungsteilstrahl auf unterschiedliche Stellen
der Diffusorplatte 2 trifft und eine zeitliche Variation
des Strahlweges und der Strahlrichtung für den jeweiligen Teilstrahl
bewirkt werden.
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2 zeigt eine Variante des
Beleuchtungssystems von 1,
bei der eine Diffusorplatte 2a an und über einem Retikel 5a ohne
Fokussieroptik am Retikel 5a in einer transversalen Richtung
P2 schwingungsbeweglich gehalten ist. Die schwingungsfähige Abstützung der
Diffusorplatte 2a an der Retikeloberseite beinhaltet eine
oder mehrere Stützfedern 6a der oben
zu 1 beschriebenen Art
und eine oder mehrere Federbalgelemente 6b. Die Schwingung
der Diffusorplatte 2a kann durch seitliches Einwirken mit
einer Anstoßkraft
F angeregt werden. Die Anstoßkraft F
wird von eigens vorgesehenen Schwingungsanregungsmitteln erzeugt
oder alternativ durch eine entsprechende Anstoßbewegung des Retikels 5a über die
zugehörige
Retikelhalterung, durch die das Masse-Feder-System aus Diffusorplatte 2a und
Abstützelementen 6a, 6b trägheitsbedingt
in Schwingung versetzt wird. Je nach Bedarf kann das Einwirken der Anstoßkraft F
einmalig oder wiederholt bevorzugt mit einer Frequenz erfolgen,
die einer Eigenfrequenz des Masse-Feder-Systems 2a, 6a, 6b entspricht.
Letzteres ist z.B. dadurch realisierbar, dass das Retikel 5a mit
einer solchen Eigenfrequenz hin- und herbewegt wird.
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3 zeigt eine Beleuchtungssystemvariante,
die als Diffusorelement i eine hängend
schwingungsbewegliche Diffusorplatte 2b aufweist. Speziell ist
in diesem Beispiel die Diffusorplatte 2b als Pendelsystem
an zwei gegenüberliegenden
Seitenbereichen mit einer jeweiligen Pendelschnur 7a, 7b an
einem Rahmenteil 8 der Projektionsbelichtungsanlage aufgehängt, so
dass sie auf entsprechende Schwingungsanregung hin pendelförmig im
wesentlichen in einer Transversalrichtung P3 hin- und herschwenkt.
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Es
sind verschiedene schwingungsanregende Mittel verwendbar, um das
jeweils eingesetzte Diftusorelement in seine Schwingungsbewegung,
vorzugsweise mit einer Eigenfrequenz des schwingungsfähigen Systems,
zu versetzen. Auf einige vorteilhafte Realisierungen solcher Schwingungsanregungsmittel
wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die 4 bis 12 näher eingegangen,
die entsprechende Beleuchtungssystemvarianten veranschaulichen.
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Eine
erste Gruppe von verwendbaren Mitteln, um das Diftusorelement zu
Schwingungen vorzugsweise mit einer Eigenfrequenz anzuregen, basiert
auf Gasdruckeffekten, insbesondere Druckwellen- oder Gasströmungseffekten.
Entsprechende Beleuchtungssystemvarianten sind in den 4 bis 6 dargestellt.
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Die
in 4 gezeigte Variante
beinhaltet analog zu den Beispielen der 1 und 2 eine schwingungsbeweglich
auf einem Retikel 5b durch mehrere Stützfüße 6c, 6d abgestützte Diffusorplatte 2c,
wobei wenigstens einer der Stützfüße durch
einen vorbeigeleiteten Gasstrom 9, insbesondere einen Luftstrom,
aufgrund eines Pfeifen- bzw. Stimmzungeneffektes in Schwingung versetzt
werden kann. Dies ist beispiels weise dadurch realisierbar, dass
der betreffende Stützfuß 6d als
Blattfeder-Stimmzunge ausgebildet ist. Die solchermaßen durch
einen kontinuierlichen oder gepulsten Gasstrom 9 angeregte
Schwingung des betreffenden Stützfußes 6d überträgt sich
auf die Diffusorplatte 2c, die mit diesem mechanisch schwingungsübertragend gekoppelt
ist.
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Insgesamt
wird auf diese Weise durch die Gasströmung 9 das Masse-Feder-System aus
Diffusorplatte 2c und federelastischen Stützfüßen 6c, 6d zu
einer Schwingungsbewegung mit einer Eigenfrequenz angeregt. Anstelle
der Gasströmung 9,
die in an sich bekannter Weise von einer nicht gezeigten Gasströmungserzeugungseinheit
geliefert wird, können
beliebige andere herkömmliche
Gasdruckerzeugungsmittel als Schwingungsanregungsmittel eingesetzt
werden, z.B. Schallwellen eines Schallwellenerzeugers. Je nach Auslegung
und Anordnung der Stützfedern 6c, 6d werden
einige Schwingungsmoden bevorzugt angeregt, wobei für die meisten
Anwendungen die Anregung einer kombinierten Translations- und Rotationsschwingung
der Diffusorplatte 2c von Vorteil ist.
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Die
in 5 gezeigte Beleuchtungssystemvariante
weist eine scheibenförmige
Diffusorplatte 2d auf, die mittels einer herkömmlichen,
nur schematisch gezeigten Torsionsfeder 10 um eine zur
optischen Achse des Beleuchtungssystems im wesentlichen parallele
Drehachse drehschwingungsbeweglich gehalten ist. Die Diffusorscheibe 2d ist
umfangseitig mit wenigstens einem vorzugsweise gekrümmten, radialen
Fortsatz 11 versehen, der als Druckwellen- bzw. Strömungswiderstandselement für eine darauf
gerichtete Druckwelle oder Gasströmung 9a fungiert.
Mit anderen Worten funktioniert der Fortsatz 11 je nach
Gestaltung z.B. gemäß einem Tragflügel-, Windmühlen- oder
Segelprinzip. Folglich bewirkt eine Beaufschlagung des Fortsatzes 11 mit der
Druckwelle oder Gasströmung 9a ein
Drehmoment auf die Diffusorscheibe 2d, die dadurch gegen die
Rückstellkraft
der Torsionsfeder 10 ausgelenkt wird.
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Dies
führt zu
einer anschließenden
Drehschwingungsbewegung der Diffusorscheibe 2d, wobei der
zugehörige
Druckwellen- bzw. Gasströmungserzeuger
abgeschaltet oder pulsierend betrieben werden kann.
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Die
in 6 gezeigte Beleuchtungssystemvariante
entspricht derjenigen von 4 mit
dem Zusatz, dass zur Effektivitätssteigerung
ein ellipsoidförmiger
Druckwellen- oder Gasströmungsreflektor 12 vorgesehen
ist, in dessen einem Brennpunkt eine zugehörige Druckwellen- bzw. Gasströmungserzeugungseinheit 13 angeordnet
ist, während
im Bereich des anderen Brennpunktes die als Stimmzunge fungierende
Blattfederstütze 6d platziert
ist. Die von der Druckwellen-/Gasströmungserzeugungseinheit 13 erzeugte
Druckwelle 9b, z.B. Schallwelle, oder Gasströmung wird
vom Reflektor 12 gebündelt
auf die Blattfeder-Stimmzunge 6d reflektiert, die dadurch sehr
effektiv in Schwingung versetzt werden kann, z.B. durch Luftschall
in Form eines Knalls oder einer resonanten Anregung. Zur weiteren
Effizienzsteigerung können
ein oder mehrere Stützfedern
der Diffusorplatte 2c selbst als Druckwellenmembran, z.B.
Mikrophonmembran, ausgebildet sein.
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Eine
zweite Gruppe von verwendbaren Schwingungsanregungsmitteln basiert
auf einer ebenfalls berührungsfreien
Schwingungsanregung durch magnetische, elektrostatische und/oder
elektromagnetische Kräfte.
Die zur Schwingungsanregung nötige
Energie wird in diesen Fällen
bevorzugt durch die Beleuchtungsstrahlung selbst oder eine zusätzliche
Hilfslichtquelle in Kombination mit einem geeigneten energiewandelnden
Mittel zur Umwandlung der Strahlungsenergie in die benötigte, z.B. elektrische
Energie bereitgestellt. Als energiewandelndes Mittel eignet sich
z.B. eine Solarzelle, eine Diode, eine Selenzelle oder eine Absorberschicht. Beleuchtungssystemvarianten
dieser zweiten Gruppe sind in den 7 bis 10 veranschaulicht.
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Die 7 und 8 veranschaulichen eine Variante, die
eine schwingungsbeweglich auf einem Retikel 5d durch mehrere
schwingungsfähige
Blattfeder-Stützfüße 6d abgestützte Diffusorplatte 2e beinhaltet,
die motorisch zu Lateralschwingungen P5 angeregt werden kann. Dazu
ist ein Kleinst- oder Mikromotor 14 schwingungsübertragend
auf der Diffusorplatte 2e an einem Seitenbereich derselben
montiert. Der Motor 14 ist mit einer Rotationsunwucht 15 versehen,
die zur Folge hat, dass der Motor 15 im Betrieb vibriert.
Diese Vibrationen übertragen
sich auf die Diffusorplatte 2e, wodurch die Diffusorplatte 2e, d.h.
genauer gesagt das schwingungsfähige
System aus Diffusorplatte 2e und Blattfedern 6d,
zu Eigenschwingungen angeregt wird. Zur Speisung des Motors 14 dient,
wie in 8 schematisch
dargestellt, ein Solarzellenmodul 16.
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Das
Solarzellenmodul 16 ist bevorzugt so angeordnet, dass seine
lichtempfindliche Fläche
von Strahlung getroffen wird, die vom Beleuchtungssystem selbst
stammt und nicht für
die Belichtungsfunktion der Projektionsbelichtungsanlage benötigt wird, wie
z.B. ein Streu- oder Reflexionslichtanteil oder ein zu diesem Zweck
ausgekoppelter Strahlungsanteil oder ein nichtgenutzter, randseitiger
Strahlungsanteil eines auf die Diffusorplatte 2e einfallenden
Belichtungsstrahls. Das Solarzellenmodul 16 kann hierzu ebenfalls
auf einem Randbereich der Diffusorplatte 2e oder neben
der Diffusorplatte 2e oder an einer anderen geeigneten
Stelle angeordnet sein, vorzugsweise als integraler Bestandteil
des Beleuchtungssystems. Dies realisiert dann eine interne Energieversorgung
des Motors 14 ohne zusätzliche
Hilfsenergiequelle. Alternativ kann zu dessen Energieversorgung
das Solarzellenmodul 16 mit einer eigens hierfür angeordneten
Hilfslichtquelle bestrahlt werden. In einer weiteren alternativen
Ausführungsform ist
statt des Solarzellenmoduls 16 eine andere herkömmliche
Energiequelle für
den Motor 14 vorgesehen, z.B. eine Batterie. In weiteren
alternativen Varianten ist der Motor 14 nicht insgesamt
auf der Diffusorplatte 2e montiert, sondern es ist nur
ein sich im Betrieb bewegender bzw. vibrierender Teil des Motors mechanisch
schwingungsübertragend
mit der Diffusorplatte 2e gekoppelt, während die übrigen Motorbestandteile getrennt
von der Diffusorplatte 2e platziert sind.
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9 zeigt eine zu den 7 und 8 ähnliche Systemvariante,
wobei für
sich entsprechende Komponenten gleiche Bezugszeichen gewählt sind
und insoweit auf die obigen Erläuterungen
zu den 7 und 8 verwiesen werden kann.
Die Variante von 9 unterscheidet
sich von derjenigen der 7 und 8 darin, dass statt des Unwuchtmotors 14 eine Elektromagnetanordnung
als schwingungsanregendes Mittel vorgesehen ist. Diese Elektromagnetanordnung
beinhaltet einen an der Diffusorplatte 2e angebrachten
Magneten 17, vorzugsweise ein Permanentmagnet, und einen
diesem mit Abstand lateral gegenüberliegenden
Elektromagneten 18. Im Betrieb wird der Elektromagnet 18 mittels
einer entsprechenden, herkömmlichen
elektronischen Schaltung mit einer geeigneten Wechselstromfrequenz
angesteuert, vorzugsweise der Eigenfrequenz des schwingungsfähigen System
aus Diffusorplatte 2e und Blattfedern 6d, wodurch
dieses zu Schwingungen angeregt wird. Zur Energiespeisung des Elektromagneten 18 kann wiederum
das Solarzellenmodul 16 oder eine alternative Energiequelle
dienen, wie oben zum Ausführungsbeispiel
der 7 und 8 beschrieben.
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10 zeigt eine weitere Modifikation
der Systemvarianten der 7 bis 9, die sich von diesen darin
unterscheidet, dass die schwingungsanregenden Mittel elektrostatisch
ausgeführt
sind, speziell in Form eines Plattenkondensators 19. Eine
Plattenelektrode 19a ist seitlich an der Diffusorplatte 2e montiert,
und ihr liegt mit Abstand außerhalb
der Diffusorplatte 2e die andere Plattenelektrode 19b gegenüber. Im
Betrieb wird wiederum mittels einer geeigneten herkömmlichen,
nicht näher
gezeigten elektronischen Schaltung der Plattenkondensator 19 mit
einer Wechselspannungsfrequenz angesteuert, die vorzugsweise der
Eigenfrequenz des schwingungsfähigen
Systems aus Diffusorplatte 2e und Blattfedern 6d entspricht.
Zur Energieversorgung dient wiederum das Solarzellenmodul 16 oder
alternativ eine andere elektrische Energiequelle für die elektronische
Schaltung.
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Es
sei an dieser Stelle angemerkt, dass elektrodynamische, magnetische
und/oder elektrostatische Mittel, wie sie oben als schwingungsanregende Mittel
zu den Beispielen der 7 bis 10 erläutert wurden, in analoger Weise
zur schwingungsbeweglichen und vorzugsweise berührungsfreien Halterung des
Diftusorelements z.B. über
einem Retikel anstelle der bisher erwähnten Stützfuß-Halterungen eingesetzt werden
können.
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Eine
weitere verwendbare Gruppe von Schwingungsanregungsmitteln basiert
auf einem mechanischen Impulsübertragungsprinzip. 11 zeigt eine entsprechende
Beleuchtungssystemvariante. Diese beinhaltet wiederum eine transversal schwingungsbeweglich über einem
Retikel 5c durch mehrere Federstützen 6e gehaltene
Diffusorplatte 2d. Zusätzlich
ist auf dem Retikel 5c neben der Diffusorplatte 2d ein
Hammerpendel 20 gehalten, dessen Hammerkopf 20a auf
Höhe der
Diffusorplatte 2d liegt. Durch Auslenken und Loslassen
des Hammerpendels 20 stößt der Hammerkopf 20a seitlich
gegen die Diffusorplatte 2d und regt auf diese Weise durch
mechanische Impulsübertragung
das Masse-Feder-System aus Diftusorplatte 2d und Federstützen 6e zu
der gewünschten
Schwingungsbewegung P4 mit einer Eigenfrequenz des Systems an. Die
Auslenkung des Hammerpendels 20 kann durch beliebige geeignete
herkömmliche
Mittel erfolgen, z.B. motorisch, durch eine Druckwelle oder eine
Gasströmung oder
durch elektrische oder magnetische Kräfte.
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Wie
oben bereits kurz für
das Beispiel einer Retikelstage erwähnt, ist alternativ oder zusätzlich zu eigens
vorgesehenen Schwingungsanregungsmitteln eine Schwingungsanregung
des Diffusorelements durch eine oszillierende oder stoßartige
Bewegung der Halterung des Diffusor elements möglich, wobei diese schwingungsanregende
Bewegung der Halterung beispielsweise durch einen für die Halterung,
wie eine Retikelstage, verwendeten Antrieb gesteuert werden kann.
Diese Schwingungsanregungsvariante ist insbesondere in Verbindung
mit einer Pendelaufhängung
des Diffusorelements vorteilhaft. Eine Realisierung mit stoßartiger
Schwingungsanregung durch Stoßeinwirkung
auf einen Träger
des Diffusorelements, wie z.B. auf ein Retikel, ist in 12 gezeigt.
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Speziell
ist bei der Variante von 12 eine Diffusorplatte 2f über mehrere
Blattfederstützen 6f auf
einem lateral beweglichen Retikel 5e angebracht. Das Retikel 5e kann
durch eine seitlich einwirkende Impulsstoßkraft F stoßartig lateral
bewegt werden, wodurch das darauf montierte schwingungsfähige System
aus Diffusorplatte 2f und Blattfederstützen 6f zu Eigenschwingungen
angeregt wird, die eine laterale Schwingungsbewegung P6 der Diffusorplatte 2f beinhalten.
Zur Erzeugung der Impulsstoßkraft
F können
beliebige herkömmliche
Mittel dienen, z.B. solche, die eine das Retikel 5e haltende
Retikelstage zu einer ruckartigen lateralen Schrittbewegung veranlassen.
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Wie
aus den oben beschriebenen Beispielen deutlich wird, ermöglicht die
Erfindung die Bereitstellung einer weitestgehend inkohärenten Beleuchtungsstrahlung
in relativ einfacher Weise durch Verwendung eines schwingungsbeweglich
gehaltenen Diffusorelements. Im Einsatz in einer Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage
während
des normalen Belichtungsbetriebs und/oder während einer Wellenfrontvermessung
eines zugehörigen
Projektionsobjektivs zur hochgenauen Aberrationsbestimmung durch
ein Scherinterferometer kann selbst bei Verwendung einer Aerial-Beleuchtung
deren Parzellierung ausreichend zerstört und somit die Pupillenausleuchtung
des Objektivs homogenisiert und die starke räumliche Kohärenz der verwendeten Laserstrahlung
ausreichend inkohärent
gemacht werden.
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Bevorzugt
ist das Diffusorelement mit mehr als einem Freiheitsgrad schwingungsfähig, z.B.
in Form zweier nicht-paralleler Translationsfreiheitsgrade oder
gemischter Translations- und Rotationsfreiheitsgrade. Die schwingende
Lagerung des Diftusorelements, wie z.B. einer Mattscheibe, kann
unter anderem unter Verwendung von Blattfedern oder Spiralfedern,
durch einseitiges oder mehrfaches Einspannen und/oder nach dem Stimmgabelprinzip
erfolgen. Das Anregen der Schwingung kann unter anderem durch mechanisches
Anklopfen, durch elektrisches oder magnetisches Auslenken oder durch Druckwellen
oder eine Gasströmung
erfolgen, wozu das Diftusorelement oder mit dieser gekoppelte Bauteile
geeignete Anströmflächen aufweisen,
um z.B. eine Anströmung
nach dem Pfeifenprinzip zu realisieren. Ein hoher Wirkungsgrad ergibt
sich bei Abstimmung der Pfeifenfrequenz auf die Eigenfrequenz des
das Diffusorelement umfassenden, schwingungsfähigen Systems. Bei Bedarf kann
eine Reibungskraftkompensation zum Aufrechterhalten der Schwingungsbewegung
vorgesehen sein, z.B. unter Nutzung elektromagnetischer Kräfte nach
dem Prinzip der mechanisch-elektrischen Armbanduhr.
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Es
versteht sich, dass die Erfindung nicht nur für Beleuchtungssysteme von Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlagen,
sondern auch für
beliebige andere Beleuchtungssysteme anwendbar ist, bei denen der
Bedarf besteht, die Kohärenz
der Beleuchtungsstrahlung unter Einsatz eines Diffusorelements zu
reduzieren.