WO2014161824A1 - Polarisatoranordnung zum räumlichen trennen von polarisationszuständen eines lichtstrahlenbündels - Google Patents

Polarisatoranordnung zum räumlichen trennen von polarisationszuständen eines lichtstrahlenbündels Download PDF

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WO2014161824A1
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Markus Bauer
Holger Muenz
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Carl Zeiss Laser Optics Gmbh
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    • G02B5/3091—Birefringent or phase retarding elements for use in the UV

Definitions

  • Polarizer arrangement for spatially separating polarization states
  • the invention relates to a birefringent polarizer arrangement for spatially separating polarization states of a light beam, in particular in the spectral range below 300 nm, with at least two prisms having a first prism on the light input side and a further prism on the light output side, arranged along a main direction of light incidence.
  • the first prism has a first light entrance surface and a first light exit surface and the further prism has a further light entrance surface facing the first light exit surface and another light exit surface, the prisms each having an optical crystal major axis oriented substantially perpendicular to the main light incidence direction, the crystal axes of two adjacent one of the prisms are oriented perpendicular to each other, wherein a normal of the further light exit surface with the light main direction of an angle not equal to 0 ° one ch mustt.
  • the invention relates to a device for inspecting semiconductor plates, in particular of wafers for the semiconductor industry, with a light source, an illumination optics and imaging optics, which are arranged along a main light incident direction successively.
  • a birefringent polarizer arrangement of the type mentioned is known from JP 2000-009932 A.
  • a device for inspecting semiconductor plates of the aforementioned type is known from US 2013/0070331 A.
  • such a polarizer arrangement is used for the spatial separation of light beams of different polarization.
  • Light of different polarization is used in particular in devices for inspecting semiconductor plates in order to achieve a better surface contrast when illuminated.
  • the polarizer assembly has at least two prisms, which consist of a birefringent material, wherein the main crystal axes of the respective materials of which the prisms are constructed, have a characteristic of the polarizer arrangement orientation to each other.
  • the major crystal axis indicates the direction in an optically anisotropic uniaxial crystal, along which each polarization component of a light beam experiences the same refractive index.
  • a light beam has a plurality of light beams or sub-beams of light beams. Upon incidence of the light beam in a direction that is not parallel to the crystal major axis, there is a separation of the light beam in a first partial beam, which is referred to as ordinary beam, and in a second partial beam, which is referred to as extraordinary beam.
  • the light beam is split into partial beams of different polarization.
  • the first sub-beam has a first polarization state
  • the second sub-beam a second polarization state, which have linear polarizations, without limiting the generality.
  • the first and second polarization states are hereby typically represented as the intrinsic polarizations, namely the S polarization and the P polarization, the P polarization being oriented in the plane of incidence and the S polarization being perpendicular to the plane of incidence. It is understood, however, that polarization states can also be present, one for S, or P-polarization have different orientation of the polarization direction and may also have a different polarization of the linear polarization.
  • the Lichteinfallsteilnchtung is the optical axis of the polarizer arrangement to understand.
  • the spatial separation of the partial beams in the second half space is in turn characteristic of the orientation of the main crystal axes of the respective prisms to each other, which are used in the polarizer arrangement.
  • a specific advantage of the Wollaston prism arrangement in this case is that in the second half-space in relation to the Rochon arrangement enlarged splitting angle of the individual partial beams is achieved.
  • the Wollaston prism arrangement has the disadvantage that both extending in the second half space after the prism array partial beams have a Lichteinfallshauptnchtung not parallel orientation, which is particularly disadvantageous when using the birefringent polarizer assembly in an imaging system.
  • both partial beams extending in the second half-space have a beam offset in place and at an angle in relation to the light input. main direction and a strong spectral color dependency.
  • the Wollaston prism array when used in an apparatus for inspecting semiconductor disks, which typically include light sources having high optical conductivities, has insufficient local separation of the various sub-beams of different polarization.
  • the aforementioned disadvantages therefore make it difficult to use a Wollaston prism arrangement in an optical design in a modular manner, since in this case the installation or removal of the Wollaston prism arrangement leads to a disadvantageous influence on the beam characteristic.
  • a birefringent polarizer assembly has three prisms.
  • the light exit surface of the last prism, seen in the direction of light propagation, is inclined at an angle to the main direction of light incidence. This angle is adjusted so that the light beam emerging from the last light exit surface is parallel to the incident light beam.
  • WO 90/15357 A1 discloses a birefringent polarizer arrangement in which a completely or partially plane-parallel plate or a completely or partially plane-parallel air space is present between the first and last optical element of the polarizer. As a result, the light beams emerging from the polarizer should be oriented in a defined manner.
  • DE 22 17 175 A discloses a polarizer arrangement consisting of two prisms, between which a wedge-shaped air gap is present.
  • No. 6,661, 577 B1 discloses a beam splitter which is designed as a birefringent Wol laston polarizer arrangement, which is provided for splitting a beam into partial beams of different polarization.
  • the polarizer arrangement on a Wollaston prism which splits the two partial beams at a splitting angle relative to the main light direction of incidence.
  • the two partial beams, which are split relative to one another, are separated by a double-refractive double wedge arranged downstream of the Wollaston prism broken, that the double wedge downstream sub-beams are aligned parallel to the light main direction.
  • the known beam splitter has the disadvantage that the use of various optical elements, which are used for beam splitting and for correcting the beam direction in a spatially extended optical structure, disadvantageous in terms of a compact and less prone to failure design of the beam splitter.
  • a disadvantage of the known beam splitter is that the parallel alignment of the two partial beams makes the separation of the different partial beams from each other more difficult since they no longer diverge relative to each other.
  • WO 2005/085917 A1 discloses a broadband Glen-Thompson polarizer for splitting a main beam into two partial beams of different polarization.
  • one of the two partial beams is totally reflected at the interface between the two prisms and separated from the partial beam of the other polarization.
  • a disadvantage of this arrangement is that only highly birefringent materials can be used, which greatly restricts the flexibility in the choice of material, in particular in the visible or in the infrared spectral range.
  • such an arrangement for the ultraviolet spectral range is not fully suitable, since due to the dispersion of the materials typically used no sufficiently strong birefringence can be achieved.
  • due to the very shallow angle of the interface between the two prisms with respect to the direction of incidence of the light, at the interface at which the one partial beam is deposited by total internal reflection very great reflection losses of the partial beam that passes through the entire beam splitter are typically also present. This aspect is disadvantageous in particular with regard to a desired high transmission of the optical component.
  • the invention is therefore based on the object of providing a polarizer arrangement and a device for inspecting semiconductor plates of the type mentioned at the outset. th species to the effect that the greatest possible splitting of the partial beams of different polarizations is ensured with the least possible spatial extent of the polarizer arrangement. In addition, it is an object of the invention to effect a direction correction of at least one of the partial beams relative to the main light incidence direction such that the smallest possible spatial deviation (offset) and / or the smallest possible angular deviation of the at least one partial beam is ensured with respect to the main direction of light incidence.
  • this object is achieved with respect to the polarizer arrangement mentioned above in that a normal of the first light entrance surface with the main light incidence includes a first angle not equal to 0 °, and that the first light entrance surface and the further light exit surface with respect to a direction perpendicular to the light main direction inclined in opposite directions to each other are.
  • the object is achieved in terms of the aforementioned device for inspecting semiconductor plates in that the illumination optics and / or the imaging optics has a polarizer according to the invention arrangement.
  • both the first light entry surface and the further light exit surface are not oriented perpendicular to the direction of light main direction.
  • This has the advantage that, by setting the angle a1 and the angle a2, a beam correction can be carried out in such a way that one of the partial beams is oriented substantially along the main direction of light incidence after exiting the polarizer arrangement.
  • the polarizer arrangement known from JP 2000-009932 A has the advantage that the angles a1 and a2 are selected to be smaller can be as if only the last light exit side is inclined alone, because the total tilt to the first light entrance surface and the last light exit surface are divided by the inventive arrangement.
  • the mutually opposite inclination of the first light entry surface and the last light exit surface has the further advantage that a beam offset between the emerging from the polarizer assembly light beam and the light beam incident in the polarizer assembly can be avoided.
  • An alignment of at least one of the partial beams along the direction of light main direction is particularly advantageous when the polarizer assembly further optical components, in particular imaging optics, are arranged downstream.
  • An alignment of at least one of the partial beams along the direction of light main direction is also advantageous if the polarizer arrangement is exposed to light of different polarization direction and / or to light which is optionally polarized or unpolarized. In this case, it is always advantageous if the at least one partial beam has as little as possible a beam offset in the angle and / or in the location with respect to the main direction of the light incidence.
  • a direction correction of spatially separated by the prism array light beams of different polarization can be achieved in that at least one of the light beams in the further light exit surface downstream second half space substantially along the Lichteinfallsteilraum .
  • a beam path in which the partial beam has as little as possible beam offset at an angle and / or in position with respect to the main direction of light incidence is advantageous, in particular with regard to use of the polarizer arrangement with a downstream imaging optical system, as this reduces aberrations and, moreover, uniform illumination of the Optics is achieved.
  • the first angle and the angle that includes the normal of the other light exit surface with the Lichteinfallswashtung equal in magnitude.
  • a number n of prisms is arranged between the first prism and the further prism, where n> 1.
  • the prisms each have optical main crystal axes that have mutually alternating directions of light incidence.
  • the angle of inclination is given by the angle which is enclosed by the light entrance or light exit surfaces and the Lichteinfallshauptnchtung.
  • the choice of the tilt angle is limited by the total internal reflection at the interfaces between the respective prisms and by the requirement for the smallest possible spatial extent of the polarizer arrangement.
  • the number n of between the first prism and the last prism is an odd number.
  • the polarizer arrangement according to the invention is optically very well corrected in this embodiment.
  • one or three prisms are arranged between the first and the further prism.
  • the first prism has a first wedge and / or the further prism another wedge, which have the first light entrance surface and / or the further light exit surface.
  • first wedge and / or a further wedge which has the first light entry surface and / or the further light exit surface, can be effected in a very simple manner, a direction correction of the individual polarization states of the light beam.
  • the first prism and the further prism can have, for the respective wedge, an adjacent boundary surface which is oriented parallel to the corresponding boundary surface of the respective wedge and, for example, perpendicular to the main direction of light incidence.
  • the correction of the individual partial beams is in this case directed essentially to the offset of the beam or to the deflection angle.
  • the wedges can be exchanged very easily, so that exact spatial corrections of the light beam or of the light beams contained therein can be carried out, for example, for limited spectral ranges of the light, in order, for example, to take account of the chromatic aberrations of the individual prisms.
  • the polarizer arrangement is thus basically applicable in a wide spectral range, the wedges for common birefringent materials such.
  • the wedges have the same material and the same orientation of the main crystal axes as the respective prism to which the wedges are assigned. It is understood, however, that the wedges may also comprise other birefringent materials with the same or different orientation of the main crystal axes to the respective prisms, or else non-birefringent materials.
  • the light beam has a first partial beam having a first polarization state P oriented parallel to the plane of incidence and a second partial beam having a polarization state S perpendicular to the first polarization state P perpendicular to the plane of incidence is oriented, wherein the first angle a1 and / or the further angle a2 is set such that one of the partial beams after exiting the further light exit surface is substantially oriented along the Lichteinfallshauptraum, wherein the substantially along the Lichtlichteinfallshauptraum oriented partial beam preferably the first partial beam is.
  • An alignment of at least one of the partial beams of different polarization along the main light incident direction is particularly advantageous when the polarizer arrangement is used in conjunction with a polarizer arrangement downstream imaging optics.
  • An illumination of the imaging optics with parallel light beams is particularly advantageous in this case since a uniform illumination of the imaging optics is thereby achieved.
  • the orientation of at least one of the partial beams in the second half-space which is aligned substantially along the main direction of light incidence and thus has a negligible spatial or angular deviation with respect to the main light incidence direction, allows modular use of the polarizer arrangement, as it can be readily integrated or removed is, without significantly affecting the beam path.
  • the first partial beam whose polarization state P is oriented parallel to the plane of incidence is preferably used, since for this polarization state, a reduced reflection loss at the light entry surfaces or light exit surfaces of the prisms relative to the perpendicular polarization state S results. As a result, an increased transmission of the polarizer arrangement can be achieved.
  • the facing light exit surfaces and light entry surfaces of immediately adjacent prisms parallel to each other.
  • the facing light exit surfaces and light entry surfaces of the immediately adjacent prisms can be arranged on gap or directly adjacent to each other, wherein any existing gap has a very small gap thickness.
  • the above-mentioned aspects also help to avoid or at least minimize aberrations in the light beams passing through the polarizer arrangement.
  • the facing light exit surfaces and light entry surfaces of at least two directly to each other adjacent prisms with the light beam an angle in an angular range, which is not equal to the angular range of the total internal reflection of the respective prism.
  • the facing light exit surfaces and light entry surfaces of at least two directly adjacent prisms with the light beam at an angle corresponding to the Brewster angle of the respective prism are directly adjacent prisms with the light beam at an angle corresponding to the Brewster angle of the respective prism.
  • Light exit surfaces of the respective prisms relative to the light beam at the Brewster angle are also advantageous because this results in an at least partial polarization of the transmitted beam, which has a weakening of the second partial beam result and facilitates the separation of the partial beams in the second half space.
  • a further preferred embodiment of the invention includes at least one of the facing light exit surfaces and light entry surfaces of at least two directly adjacent prisms with one of the partial beams at an angle which is within the angular range of the total internal reflection of the prism.
  • This embodiment has the advantage that one of the partial beams on one of the light exit surfaces totally reflected and thus coupled out of the light beam and can be separated. Thus, a separation of the unneeded Partial bundle of rays particularly easy to reach.
  • the facing remaining light exit surfaces and light entry surfaces of the prisms can be inclined even below the Brewster angle, resulting in a particularly good transmission of the propagating partial beam. It is understood that the light exit surface, on which a total reflection is effected, is preferably arranged between the penultimate and the last prism in the propagation direction.
  • the facing light exit surfaces and light entry surfaces of at least two directly adjacent prisms rotated about the Lichteinfallsmaschineraum relative to each other and / or tilted relative to a plane perpendicular to the Lichteinfallsdorfraum plane orientation.
  • This embodiment has the advantage that the direction and the splitting of the partial beams of different polarizations can be influenced independently of each other in the second half space, whereby the spatial distribution of the partial beams in any, the polarizer assembly downstream imaging plane is adjustable. This is particularly advantageous when the light source has a beam profile with an at least partially overlapping spatial intensity or polarization distribution.
  • the optical main crystal axes perpendicular to each other and to the main light incident direction have orientations of at least two directly adjoining prisms which are arbitrarily but fixedly oriented in a plane perpendicular to the main light incident direction.
  • This embodiment has the advantage that the direction and the splitting of the partial beams in the second half-space can be further influenced, whereby the spatial distribution of the partial beams in any, the polarizer assembly downstream imaging plane is adjustable.
  • This embodiment can be combined in particular with the embodiment described above. These embodiments are unique and especially in combination in particular advantageous if the light source has a beam profile with an at least partially overlapping spatial Intensitats- or polarization distribution. However, it is understood that these embodiments have advantages even with a homogeneous Intensitats- or polarization distribution of the incident light beam, since the spatial resolution is selectively influenced.
  • a gas or with a bonding material are located between the light exit surfaces and the light entry surfaces of at least two directly adjacent prisms thin-column gaps, which are filled with a gas or with a bonding material, wherein the gas predominantly comprises an inert gas, and the bonding material on Having the refractive index of the prisms adapted optics putty.
  • a matched to the refractive index of the prisms connecting material in particular an optical putty is advantageous because this reflection loss at the light exit surfaces or the light entry surfaces of the respective prisms are reduced.
  • a gas in particular an inert gas, is advantageous, since this is not changed by the action of light in its composition, for example by photolysis.
  • the optic putty or the gas must have material properties that make it resistant to the irradiation with UV light, in particular VUV light.
  • the polarizer arrangement it may be advantageous for the polarizer arrangement to be arranged in a vacuum, as a result of which the gas around the prism arrangement and between the boundary surfaces is removed as completely as possible, provided that no optic putty resistant to the irradiation with UV light is removed as completely as possible.
  • the remaining residual gas here is preferably an inert gas, which in particular has nitrogen or argon.
  • the optic putty can be chosen such that a propagation of the light beam at the Brewster angle or at an angle in the angular range of the total internal reflection is favored.
  • This embodiment of the invention is particularly advantageous in combination with the aforementioned embodiment, in which the second partial beam is deposited by means of total internal reflection, since the inner due to the large refractive index contrast at the light exit surface between the prism and the gas-filled gap Total reflection can be achieved in a very simple way.
  • the gap can also be filled with an optic putty, which preferably has a low refractive index compared to the prisms.
  • the spaces between the remaining prisms, if any, are filled with either a gas or optic putty.
  • the remaining prisms can be sprinkled on the light exit surfaces to the light entry surfaces of each directly adjacent prism, whereby the gap substantially disappears.
  • the light entry and / or light exit surfaces of the prisms have an antireflection coating.
  • An antireflection coating present on the light entry or light exit surfaces has an advantageous effect on the transmission of the entire polarizer arrangement.
  • the antireflection coating can in particular be chosen such that the transmission has broadband values or particularly high values in a desired spectral range.
  • the prisms have top and bottom surfaces which are substantially parallel to the incident light. main direction are aligned, wherein at least one of the prisms on the top and / or the bottom surface has a light-absorbing coating.
  • the occurrence of stray light, which is generated by the reflection of the light beam at the light exit or light entry surfaces of the prisms can be significantly reduced, resulting in an improved optical quality of the polarizer arrangement leads. This is especially true for the case when one of the partial beams is totally reflected at one of the light exit surfaces.
  • the prisms and / or wedges consist essentially of magnesium fluoride (MgF 2).
  • MgF 2 magnesium fluoride
  • the use of magnesium fluoride as crystal material for the prisms and / or the wedges arranged on the first prism and / or on the further prism is particularly advantageous, since magnesium fluoride for the UV spectral range, in particular for the VUV spectral range, has advantageous transmission properties or the refractive index.
  • FIG. 1 shows a device for inspecting semiconductor plates in a schematic representation, which has at least one polarizer arrangement
  • FIG. 2 shows the polarizer arrangement in FIG. 1 according to a first exemplary embodiment
  • FIG. 3 shows an embodiment of a polarizer arrangement similar to the first exemplary embodiment illustrated in FIG. 2;
  • FIG. 4 shows a further embodiment of a polarizer arrangement with a symmetrical arrangement of three prisms arranged one behind the other;
  • FIG. 5 shows an exemplary embodiment of a polarizer arrangement similar to the exemplary embodiment illustrated in FIG. 4;
  • FIG. 6 shows a still further embodiment of a polarizer arrangement with a symmetrical arrangement of five prisms arranged one behind the other;
  • FIGS. 4 to 6 shows an alternative embodiment of a polarizer arrangement in perspective view to the exemplary embodiments illustrated in FIGS. 4 to 6;
  • FIGS. 8 shows a further alternative embodiment of a polarizer arrangement in a perspective view to the exemplary embodiments illustrated in FIGS. 4 to 6.
  • a provided with the general reference numeral 10 device for inspecting semiconductor plates is shown.
  • This has a light source 12, an illumination optical system 14 and an imaging optical system 16, which are arranged along a light incident main direction 18 for illuminating and for inspecting a semiconductor plate 20 in succession.
  • the light source 12 used for the illumination in this case emits unpolarized or only partially polarized light in a light beam 22.
  • the incident on the semiconductor plate 20 light beam 22 has a uniform state of polarization as possible.
  • the illumination optics 14 and / or the imaging optics 16 at least one polarizer assembly 24, which splits the unpolarized or only partially polarized light of the light source 12 such that a spatial separation of a first partial beam 26 having a first polarization state of a second partial beam 28, which has a second polarization state, is made possible.
  • the first polarization state is the P-polarization in which the polarization vector is aligned parallel to the plane of incidence of the respective polarizer array 24, and the second polarization state is around the S-polarization perpendicular to the respective incidence plane is aligned.
  • the plane of incidence is defined by the light incidence main direction 18 and any vector which is oriented perpendicular to the interface of the polarizer arrangement 24.
  • the polarizer assembly 24 may also spatially split the light beam 22 so that the beam 30 may also have an S-polarization state or a linear combination of an S- or P-polarization state.
  • the polarizer assembly 24 includes a first prism 32 and another prism 34 disposed along the main light incident direction 18 (optical axis of the polarizer assembly 24).
  • the first prism 32 has a first light entry surface 36 and a first light exit surface 38.
  • the further prism 34 has a further light entry surface 40 facing the first light exit surface 38 of the first prism 32 and a further light exit surface 42.
  • the first prism 32 and the further prism 34 are made of a birefringent material, wherein the main crystal axes of the birefringent material at the first prism 32 and the other prism 34 are aligned perpendicular to each other and perpendicular to the main light incident direction 18.
  • the direction of the main crystal axes is presently symbolized by an arrow 31 in the case of the first prism 32 and by a cross 33 in the case of the further prism 34, the crystal main axis of the further prism 34 in the present case pointing into the plane of the drawing and oriented perpendicular thereto.
  • the major crystal axis indicates the direction in an optically anisotropic uniaxial crystal along which each polarization component of a light beam experiences the same refractive index.
  • first half space 44 and a second half space 46 Located upstream of the first prism 32 and downstream of the further prism 34 is a first half space 44 and a second half space 46, which have a gas, in particular an inert gas. It is understood that the gas can also be ambient air.
  • the intermediate space 48 can also be filled with a gas, in particular an inert gas, which has a high resistance to degeneration in the UV spectral range.
  • the first light entry surface 36 and the further light exit surface 42 of the further prism 34 are not oriented perpendicular to the Lichteinfallswashnchtung 18 in the present case.
  • the normal of the first light entry surface 36 and the further light exit surface 42 with the Lichteinfallswashnchtung 18 an angle a1 and an angle a2 not equal to 0 °. a1 and a2 are preferably equal in magnitude.
  • the light entrance surface 36 and the light exit surface 42 are, as shown in FIG. 2, inclined in opposite directions with respect to a plane 47 that is perpendicular to the light incidence main axis 18.
  • the light entry surface 36 and the light exit surface 42 are thus mirror-symmetrical with respect to the plane 47.
  • the light beam 22 impinging on the polarizer assembly 24 in incident light source 18 does not exhibit an excellent direction of polarization, as indicated by a linear combination of the polarization in the plane of the drawing (represented by arrows 49 ) and perpendicular to the plane of the drawing (represented by dots 51).
  • the different polarizations of the light beam 22 experience a retardation in the first prism 32 due to the anisotropy of the crystal material, resulting in a time lag of the different polarization directions within the first prism 32.
  • the angle a1 and / or the angle a2 is chosen such that the refraction of the first partial beam 26 at the further light exit surface 42 leads to a propagation direction of the first partial beam 26 in the second half space 46, which substantially coincides with the Lichteinfallswashnchtung 18 , and thus has a smallest possible deviation in place and in the angle relative to Lichteinfallswashnchtung 18.
  • first prism 32 and / or the second prism 34 for optimizing the propagation direction of the first partial beam 26 in the second half space 46, with respect to a smallest possible deviation in place and at an angle relative to the Lichteinfallswashnchtung 18 may be provided , If the first light entry surface 36 were oriented perpendicular to the main light incident direction 18 (shown in dashed lines) and the further light exit surface 42 has an angle a2 + 0 °, this is approximately given by a2 "L (for a parallel to the light main direction 18 extending partial beam 26) ne-no) / D / (no-n1).
  • L denotes the length of the polarizer arrangement 24 in the direction of the main light incident direction 18, D the height of the polarizer arrangement 24 transversely to the main light incident direction 18, no the refractive index for the first partial beam 26, ne the refractive index for the second partial beam 28, and n1 the refractive index of the medium im second half-space 46, where n1 assumes a value of 1 for a gas to a good approximation.
  • the second partial beam 28 After the refraction at the further light exit surface 42, the second partial beam 28 has a propagation direction in the second half space 46, which is usually not aligned parallel to the light main direction 18. Due to the spatial separation between the first partial beam 26 and the second partial beam 28, in the present case the second partial beam 28 can be readily separated.
  • FIG. 3 shows a modified polarizer arrangement 24a of the polarizer arrangement 24 shown in FIG.
  • the first prism 32 has a first wedge 50 (shown in dashed lines) or the further prism 34 has a further wedge 52.
  • the first wedge 50 and / or the further wedge 52 include, with the first prism 32 and / or with the further prism 34, a first and / or further intermediate space 54, 56 which, for example, corresponds to the intermediate spaces 48 between the prisms 32, 34 is filled with an optics putty and / or a gas.
  • first wedge 50 has a first boundary surface 58 to the first half space 54
  • the other wedge 52 has a further boundary surface 60 to the second half space 46.
  • the boundary surface 58 of the first wedge 50 now forms the first light entry surface of the first prism 32
  • the boundary surface 60 of the further wedge 52 now forms the further light exit surface 60 of the prism 34.
  • first wedge 52 may also be blasted to the first prism 32, the second wedge 52 to the second prism 34 and / or the first prism 32 to the second prism 34, whereby the gaps 48, 54 , 56 essentially disappear.
  • the light beam 22 is split by the first prism 32 and the further prism 34 into a first partial beam 26a and a second partial beam 28a.
  • the first wedge 50 and / or the further wedge 52 the light beam 22 and / or the first partial beam 26 and the second partial beam 28 are deflected in the respective direction such that the first partial beam 26 a is aligned substantially parallel to the main light incident direction 18.
  • the normal of the first light entrance surface 58 and / or the normal of the further light exit surface 60 with the light main direction 18 includes the angle a1 + 0 ° and a2 + 0 °, so that the first wedge 50 and the other wedge 52 are not perpendicular to the light main direction 18 aligned first light entrance surface 36 and the further light exit surface 42 of the embodiment described in Fig. 2 form.
  • the first prism 32 has the first wedge 50 (shown in phantom) and the further prism 34 has the further wedge 52
  • the first partial beam 26a is aligned essentially along the light incidence main direction 18, and the course of the partial Beam 26a, 28a is similar to the beam path of the partial beams 26, 28 in Fig.2.
  • first light entrance surface 58 and / or the last Lichtaustrits formulation 60 relative to the main light incident direction 18 may also be inclined such that the second partial beam 28a substantially parallel to the main light incident direction 18 and the first partial beam 26a not parallel to the light main direction 18 oriented.
  • the surfaces 58, 60 may also be inclined in any suitable manner relative to the main light incident direction 18 to achieve a desired orientation of the first partial beam 26a and / or the second partial beam 28a.
  • the first wedge 50 is made of the material of the first prism 32, both having substantially the same crystal orientation.
  • the second wedge 52 is made of the material of the further prism 34, both having substantially the same crystal orientation. It will be understood, however, that the wedges 50, 52 may be made of other materials and / or may have other crystal orientations.
  • FIG. 4 shows a further exemplary embodiment of a polarizer arrangement 124.
  • the polarizer arrangement 124 is likewise provided to split a substantially unpolarized light beam 22 into a first partial beam 126, which has a first polarization state and a second partial beam 128, which has a second polarization state.
  • the light beam 22 is also irradiated in the direction of the main light incident direction 18 on the polarizer assembly 124.
  • the polarizer assembly 124 includes a first prism 132, another prism 134, and a prism 133 disposed between the first prism 132 and the further prism 134.
  • the prisms 132, 133, 134 have crystal main axes alternating with each other, the main crystal axes of the respective prisms 132, 133, 134, which are shown as arrows or crosses in the figures and which have already been described above. Denote direction, are oriented perpendicular to the light main direction 18.
  • the first prism 132 has a first light entry surface 136 and a first light exit surface 138, the first light exit surface 138 being arranged directly adjacent to and parallel to a first light entry surface 136a of the prism 133.
  • the prism 133 in turn has a light exit surface 138 a, which is arranged directly adjacent and parallel to a further light entry surface 140 of the further prism 134.
  • the further prism 134 has a further light exit surface 142, which forms an interface of the polarizer arrangement 124 to the second half space 46.
  • Intermediate spaces 148, 148a are present between the light exit surfaces 138, 138a and the light entry surfaces 136a, 140, wherein the intermediate space 148 is filled with an optical putty and the intermediate space 148a has a gas filling.
  • the first and second partial beams 126, 128 extending in the first prism 132 strike the first light exit surface 138 at an angular range of the Brewster angle, whereby the first partial beam passes the first light exit surface 138 unreflected, whereas the second partial beam is partially reflected.
  • the second partial beam 128 split at the first and second prisms 132, 133 thus has a reduced intensity in the second prism 133 compared to the first prism 132.
  • the second partial beam 128 also impinges on the second light exit surface 138a at an angle in the angular range of the total internal reflection cpt, as a result of which it is already separated from the first partial beam 126 at the interface between the second and the further prism 133, 134.
  • the normal of the light entrance surface 136 and the normal of the other light exit surface 142 include an angle a1 + 0 ° and an angle a2 + 0 ° with the main light incident direction 18, respectively.
  • the angle a1 and / or o2 is in this case selected such that the propagation direction of the first partial beam 126 is oriented substantially along the main direction of light incidence 18.
  • a1 ⁇ 2.
  • the light entry surface 136 and the light exit surface 142 are inclined with respect to a plane 147 in opposite directions to each other.
  • the polarizer assembly 124 thus has an overall odd number of prisms 132, 133, 134 and, as shown in FIG. 4, the plane 147 forms a plane of symmetry with respect to which the polarizer assembly 124 is mirror-symmetrical.
  • the plane of symmetry 147 passes centrally through the central prism 133.
  • FIG. 5 shows an alternative polarizer arrangement 124a to the polarizer arrangement 124 shown in FIG.
  • the first prism 132 and / or the further prism 134 has a first wedge 150 and / or a further wedge 152.
  • a first and / or a further intermediate space 154, 156 is present.
  • the interspaces 154, 156 are filled by a gas and / or by an optical putty, as in the previously described embodiments.
  • the spaces 148 and 148a are also filled with a gas and / or with an optic putty.
  • no total internal reflection of the second partial beam 128a occurs at the second light exit surface 138a.
  • the second light exit surface 138a may also be inclined such that the second partial beam 128a is totally reflected at the second light exit surface 138a.
  • the first wedge 150 has a first interface 158 to the first half space 44, which now forms the first light entrance surface.
  • the further wedge 152 has a second boundary surface 160 to the second half space 46, which now forms the further light exit surface.
  • the normal of the first light entrance surface 158 and the normal of the last light exit surface 160 include a first angle a1 and a second angle a2 not equal to 0 ° with the main light incident direction 18, respectively.
  • angles a1 and / or a2 are presently selected such that the light beam 22 and / or the first partial beam 126a and the second partial beam 128a are deflected such that the first partial beam propagates substantially along the main light incident direction 18 in the second half space 46 ,
  • the representation of the course of the beam 22 in the polarizer arrangement 124a has been omitted for reasons of clarity.
  • angle a1 and / or the angle a2 can also be selected such that the first partial beam 126a does not propagate along the light incident main direction 18, and the second partial beam 128a along the main light incident direction 18. It is also understood that the angles a1 and / or a2 can also be selected such that the partial beams 126a, 128a have an arbitrary propagation direction in the second half space 46.
  • the first wedge 150 is made of the material of the first prism 132, both having substantially the same crystal orientation.
  • the second wedge 152 is made of the material of the further prism 134, both having substantially the same crystal orientation. It will be understood, however, that the wedges 150, 152 may be made of other materials and / or may have other crystal orientations.
  • FIG. 6 shows a further polarizer arrangement 224.
  • the polarizer arrangement 224 is intended to split a non-polarized or only partly polarized light beam 22 into a first partial beam 226 and a second partial beam 228 in order to spatially separate the two partial beams 226, 228 of different polarization from each other.
  • the polarizer assembly 224 includes a first prism 232, a second prism 233, a third prism 233a, a fourth prism 233b, and another prism 234 arranged along the main light incident direction 18.
  • the prisms 232, 233, 233a, 233b, 234 have light entry surfaces 236, 236a, 236b, 236c, 240 and light exit surfaces 238, 238a, 238b, 238c, 242.
  • the orientations of the crystal major axes of the respective prisms 232, 233, 233a, 233b, 234 are, as already described above, represented by arrows and "X", respectively.
  • Between the light exit surfaces 238, 238a, 238b, 238c and the light entry surfaces 236a, 236b, 236c, 240 are thin-gap spaces 248, 248a, 248b, 248c, which, as already described in the preceding embodiments, either with a gas and / or with an optics putty are filled. As shown in FIG.
  • the light exit surfaces 238, 238a, 238b, 238c and the light entry surfaces 236a, 236b, 236c, 240 of immediately adjacent prisms 232, 233, 233a, 233b, 234 are parallel to one another.
  • the first light entry surface 236 and the further light exit surface 242 are inclined relative to the Lichteinfallshauptnchtung 18 so that the normal to the light entrance surface 236 and the normal to the light exit surface 242 with the Lichteinfallshauptnchtung 18 a first angle a1 and a second angle a2 not equal to 0 ° includes.
  • the angles a1 and a2 are preferably the same size.
  • the polarizer arrangement 224 which thus has a total of five prisms 232, 233, 233a, 233b, 234, like the polarizer arrangement 124 in FIG. 4, is mirror-symmetrical to a plane of symmetry 247 which runs centrally through the central prism 233a perpendicular to the light incidence main 18.
  • the first angle a1 and / or the second angle a2 are presently selected such that the light beam 22, which strikes the first light entrance surface 236 in the first half space 44, is split into two partial light beams 226, 228 propagating in the second half space 46, wherein the first partial beam 226 is oriented substantially along the Lichteinfallswashnchtung 18.
  • wedges may also be provided which form the light entry surface 236 and / or the light exit surface 242.
  • the light exit surfaces 238, 238a, 238b, 238c or the directly adjacent light entry surfaces 236a, 236b, 236c are inclined to the main direction of light incidence 18 in such a way that the light bundle of rays propagating in the respective prism (not shown) lies below the Brewster axis. Angle on the respective light exit surface 238, 238a, 238b, 238c meets.
  • the light exit surface 238c and the adjacent, directly opposite light entry surfaces 236c may be inclined to the main light incident direction 18 (not shown) that the propagating in the fourth prism partial beam 228 is totally reflected at the light exit surface 238c (see 4).
  • the prisms 232, 233, 233a, 233b, 234 have top surfaces 262, 262a, 262b and bottom surfaces 264, 264a, 264b, 264c having a light absorbing layer for absorbing stray light that is incident on the light exit surfaces 238, 238a, 238b , 238c of the respective prisms is reflected.
  • the light entry surfaces 236, 236a, 236b, 236c, 240 and the light entry surfaces 238, 238a, 238b, 238c, 242 also have antireflection coatings to increase the transmission of the propagating through the prism assembly 224 light beam.
  • any number of prisms can be arranged between the first prism 232 and the further prism 234, preferably in an odd number, wherein the embodiments described above can also be used alternatively or cumulatively in these prisms.
  • the aforementioned measures can also be provided in the embodiments previously described in FIGS. 1 to 5. This applies in particular to the orientation of the light entry surfaces or light exit surfaces relative to the light incidence main direction 18 at the Brewster angle.
  • a coating of the top surfaces or bottom surfaces of the prisms shown in Figures 1 to 5 and a coating of the light entry surfaces or light exit surfaces may be provided with an antireflection coating.
  • FIGS. 7 and 8 show alternative embodiments of the exemplary embodiments illustrated in FIGS. 4 to 6 in a perspective partial view. These are described by way of example with reference to a section which runs along the sectional plane AA shown in FIG. 6.
  • the Lichteinfallswashtung 18 is perpendicular to the sectional plane AA, which divides the third prism 233a into two sections.
  • the fourth prism 233b adjoins the third prism 233a in incident light incidence, and the further prism 234 adjoins it (see Fig. 6).
  • the main crystal axes of the third prism 233a, of the fourth prism 233b and of the further prism 234 are also arranged substantially perpendicularly to the light incidence main 18 and alternately in Lichteinfallswashtung 18. This type of arrangement of the main crystal axes results in a rotational degree of freedom around the light incidence main 18 or about the z-direction in the x, y plane, whereby the crystal main axes basically have an orientation that is arbitrary but fixed in any desired plane of incision AA parallel plane oriented.
  • the light exit surfaces 238b, 238c and the light entry surfaces 236c, 240 of the respective prisms 233a, 233b, 234, which are directly adjacent to each other, have an orientation tilted to the sectional plane AA.
  • the tilting is given in FIG. 7 by a rotation of the light exit surfaces 238b, 238c or of the light entry surfaces 236c, 240 about the x axis.
  • the tilting of the light exit surfaces 238b, 238c or of the light entry surfaces 236c, 240 represents a rotation about the x direction and a rotation about the y direction. It is understood that a tilting of the light exit surfaces 238b, 238c and the light entry surfaces 236c, 240 may also be realized as rotation about the x-direction, about the y-direction and about the z-direction (not shown).
  • the light exit surfaces 238b, 238c are also oriented substantially parallel to the directly adjacent light entry surfaces 236c, 240.
  • the gaps 248b, 248c between the third prism 233a and the fourth prism 233b and between the fourth prism 233b and the further prism 234 are also filled with a gas or an optical putty as described above.
  • the main crystal axes of the respective prisms 233a, 233b, 234 may also be tilted to a plane parallel to the section plane AA (not shown). Tilting is achieved here by a rotation of the main crystal axes about the x direction or about the y direction.
  • individual prisms can be sprung on one of the directly adjacent prisms, whereby the usually existing gap between the light exit surfaces and light entry surfaces substantially disappears.
  • a combination of gas-filled spaces between the individual prisms, a filling of the spaces with an optics putty and a wringing of the prisms to each other, can be realized in one and the same polarizer arrangement, without departing from the scope of the invention.

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Abstract

Eine doppelbrechende Polarisatoranordnung zum räumlichen Trennen von Polarisationszuständen eines Lichtstrahlenbündel (22), insbesondere im Spektralbereich unterhalb 300 nm, weist zumindest zwei Prismen (132, 133, 134) auf, die ein lichteingangsseitiges erstes Prisma (132) und ein lichtausgangsseitiges weiteres Prisma (134) aufweisen, die entlang einer Lichteinfallshauptrichtung (18) angeordnet sind, wobei das erste Prisma (134) eine erste Lichteintrittsfläche (136) und eine erste Lichtaustrittsfläche (138) um das weitere Prisma (134) eine der ersten Lichtaustrittsfläche (138) zugewandte weitere Lichteintrittsfläche (140) und eine weitere Lichtaustrittsfläche (142) aufweist, wobei die Prismen (132, 133, 134) jeweils eine optische Kristallhauptachse aufweisen, die zur Lichteinfallshauptrichtung (18) im Wesentlichen senkrecht orientiert sind, wobei die Kristallhauptachsen zweier benachbarter Prismen (132, 133, 134) zueinander senkrecht orientiert sind, wobei eine Normale der weiteren Lichtaustrittsfläche (142) mit der Lichteinfallshauptrichtung (18) einen Winkel (a2 ≠ 0°) einschließt. Eine Normale der ersten Lichteintrittsfläche (136) schließt mit der Lichteinfallshauptnchtung (18) einen ersten Winkel (a1 ≠ 0°) ein, und die erste Lichteintrittsfläche (136) und die weitere Lichtaustrittsfläche (142) sind bezüglich einer zur Lichteinfallshauptrichtung senkrechten Ebene (147) gegensinnig zueinander geneigt.

Description

Polarisatoranordnung zum räumlichen Trennen von Polarisationszuständen
eines Lichtstrahlenbündels
[0001] Die Erfindung betrifft eine doppelbrechende Polarisatoranordnung zum räumlichen Trennen von Polarisationszuständen eines Lichtstrahlenbündels, insbesondere im Spektralbereich unterhalb 300 nm, mit zumindest zwei Prismen, die ein lichtein- gangsseitiges erstes Prisma und ein lichtausgangsseitiges weiteres Prisma aufweisen, die entlang einer Lichteinfallshauptrichtung angeordnet sind, wobei das erste Prisma eine erste Lichteintrittsfläche und eine erste Lichtaustrittsfläche und das weitere Prisma eine der ersten Lichtaustrittsfläche zugewandte weitere Lichteintrittsfläche und eine weitere Lichtaustrittsfläche aufweist, wobei die Prismen jeweils eine optische Kristallhauptachse aufweisen, die zur Lichteinfallshauptrichtung im Wesentlich senkrecht orientiert sind, wobei die Kristallachsen zweier benachbarter der Prismen zueinander senkrecht orientiert sind, wobei eine Normale der weiteren Lichtaustrittsfläche mit der Lichteinfallshauptrichtung einen Winkel ungleich 0° einschließt.
[0002] Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Inspizieren von Halbleiterplatten, insbesondere von Wafern für die Halbleiterindustrie, mit einer Lichtquelle, einer Beleuchtungsoptik und einer Abbildungsoptik, die entlang einer Lichteinfallshauptrichtung nacheinander angeordnet sind. [0003] Eine doppelbrechende Polarisatoranordnung der eingangs genannten Art ist aus JP 2000-009932 A bekannt. Eine Vorrichtung zum Inspizieren von Halbleiterplatten der eingangs genannten Art ist aus US 2013/0070331 A bekannt.
[0004] Ohne Beschränkung der Allgemeinheit wird eine derartige Polarisatoranordnung zum räumlichen Trennen von Lichtstrahlen unterschiedlicher Polarisation verwendet. Licht unterschiedlicher Polarisation wird insbesondere in Vorrichtungen zum Inspizieren von Halbleiterplatten verwendet, um bei einer Beleuchtung derselben einen besseren Oberflächenkontrast zu erzielen.
[0005] Die Polarisatoranordnung weist zumindest zwei Prismen auf, die aus einem doppelbrechenden Material bestehen, wobei die Kristallhauptachsen der jeweiligen Materialien, aus denen die Prismen aufgebaut sind, eine für die Polarisatoranordnung charakteristische Orientierung zueinander aufweisen.
[0006] In der Kristalloptik bezeichnet die Kristallhauptachse die Richtung in einem optisch anisotropen einachsigen Kristall, entlang derer jede Polarisationskomponente eines Lichtstrahls die gleiche Brechzahl erfährt. Es versteht sich hierbei, dass ein Lich- strahlenbündel mehrere Lichtstrahlen bzw. Teilbündel an Lichtstrahlen aufweist. Beim Einfall des Lichtstrahlenbündels in einer Richtung, die nicht zur Kristallhauptachse parallel ist, kommt es zu einer Trennung des Lichtstrahlenbündels in ein erstes Teilstrahlenbündel, das als ordentlicher Strahl bezeichnet wird, und in ein zweites Teilstrahlenbündel, das als außerordentlicher Strahl bezeichnet wird. Es besteht grundsätzlich auch die Möglichkeit, für die Prismen der Polarisatoranordnung mehrachsige Kristalle zu verwenden, die mehr als eine Kristallhauptachse aufweisen. Beim schrägen Einfall auf eine Grenzfläche wird das Lichtstrahlenbündel in Teilstrahlenbündel unterschiedlicher Polarisation aufgespalten. Hierbei weist das ersteTeilstrahlenbündel einen ersten Polarisationszustand, und das zweite Teilstrahlenbündel einen zweiten Polarisationszustand auf, die ohne Beschränkung der Allgemeinheit jeweils lineare Polarisationen aufweisen. Die ersten und zweiten Polarisationszustände werden hierbei typischerweise als die Eigenpolarisationen, nämlich die S-Polarisation und die P-Polarisation dargestellt, wobei die P-Polarisation in der Einfallsebene und die S-Polarisation senkrecht zur Einfallsebene orientiert ist. Es versteht sich jedoch, dass auch Polarisationszustände vorliegen können, die eine zur S-, bzw. P-Polarisation verschiedene Orientierung der Polarisationsrichtung aufweisen und auch eine von der linearen Polarisation verschiedene Polarisation aufweisen können.
[0007] Durch die Polarisatoranordnung wird das aus einem ersten Halbraum eingestrahlte Lichtstrahlenbündel, das entlang einer Lichteinfallshauptnchtung auf eine erste Lichteintrittsfläche eines ersten Prismas trifft, in Teilstrahlenbündel unterschiedlicher Polarisation aufgespaltet, die durch die Polarisatoranordnung und über eine weitere Lichtaustrittsfläche eines weiteren Prismas in einen zweiten Halbraum propagieren. Unter der Lichteinfallshauptnchtung ist die optische Achse der Polarisatoranordnung zu verstehen.
[0008] Die räumliche Separation der Teilstrahlenbündel im zweiten Halbraum ist wiederum charakteristisch für die Orientierung der Kristallhauptachsen der jeweiligen Prismen zueinander, die in der Polarisatoranordnung verwendet werden.
[0009] Je nach Verwendungszweck ergeben sich hierbei spezifische Vorteile bzw. Nachteile für die eingangs beschriebene Prismenanordnung, die auch als Wollaston- Prismenanordnung bezeichnet wird, gegenüber anderen Formen der Anordnung von Prismen wie zum Beispiel der Rochon-Anordnung, bei der die Kristallhauptachsen der jeweiligen Prismen in anderer Weise relativ zueinander und zur Lichteinfallshauptnchtung ausgerichtet sind.
[0010] Ein spezifischer Vorteil der Wollaston-Prismenanordnung ist hierbei, dass im zweiten Halbraum ein im Verhältnis zur Rochon-Anordnung vergrößerter Aufspaltungswinkel der einzelnen Teilstrahlenbündel erreicht wird.
[0011] Die Wollaston-Prismenanordnung weist jedoch den Nachteil auf, dass beide im zweiten Halbraum nach der Prismenanordnung verlaufenden Teilstrahlenbündel eine zur Lichteinfallshauptnchtung nicht parallele Orientierung aufweisen, was insbesondere bei einer Verwendung der doppelbrechenden Polarisatoranordnung in einem abbildenden System nachteilig ist. Darüber hinaus weisen beide im zweiten Halbraum verlaufenden Teilstrahlenbündel einen Strahlversatz im Ort und im Winkel in Bezug zur Lichtein- fallshauptrichtung und eine starke spektrale Farbabhängigkeit auf. Zudem weist insbesondere die Wollaston-Prismenanordnung bei Verwendung in einer Vorrichtung zum Inspizieren von Halbleiterplatten, die typischerweise Lichtquellen mit hohen Lichtleitwerten aufweisen, eine unzureichende örtliche Trennung der verschiedenen Teilstrahlenbündel unterschiedlicher Polarisation auf. Die zuvor genannten Nachteile erschweren daher eine modulare Verwendung einer Wollaston-Prismenanordnung in einem optischen Aufbau, da hierbei der Ein- bzw. Ausbau der Wollaston-Prismenanordnung zu einer nachteiligen Beeinflussung der Strahlcharakteristik führt.
[0012] Die aus dem eingangs genannten Dokument JP 2000-009932 A bekannte doppelbrechende Polarisatoranordnung weist drei Prismen auf. Die Lichtaustrittsfläche des in Lichtausbreitungsrichtung gesehen letzten Prismas ist unter einem Winkel gegen die Lichteinfallshauptrichtung geneigt. Dieser Winkel ist dabei so eingestellt, dass das aus der letzten Lichtaustrittsfläche austretende Lichtstrahlbündel parallel zum einfallenden Lichtstrahlbündel ist.
[0013] In WO 90/15357 A1 ist eine doppelbrechende Polarisatoranordnung offenbart, bei der zwischen dem ersten und letzten optischen Element des Polarisators eine ganz oder teilweise planparallele Platte oder ein ganz oder teilweise planparalleler Luftraum vorhanden ist. Hierdurch sollen die aus dem Polarisator austretenden Lichtstrahlenbündel in definierter Weise orientiert sein.
[0014] DE 22 17 175 A offenbart eine Polarisatoranordnung, die aus zwei Prismen besteht, zwischen denen ein keilförmiger Luftspalt vorhanden ist.
[0015] Aus US 6,661 ,577 B1 ist ein Strahlteiler, der als doppelbrechende Wol- laston-Polarisatoranordnung ausgebildet ist, bekannt, der zum Aufspalten eines Strahlenbündels in Teilstrahlenbündel unterschiedlicher Polarisation vorgesehen ist. Hierzu weist die Polarisatoranordnung ein Wollaston-Prisma auf, das die beiden Teilstrahlenbündel unter einem Aufspaltungswinkel relativ zur Lichteinfallshauptrichtung aufspaltet. Die beiden relativ zueinander aufgespalteten Teilstrahlenbündel werden durch einen dem Wollaston-Prisma beabstandet nachgeordneten doppelbrechenden Doppelkeil derart gebrochen, dass die dem Doppelkeil nachgeordneten Teilstrahlenbündel parallel zur Lichteinfallshauptrichtung ausgerichtet sind.
[0016] Der bekannte Strahlteiler weist jedoch den Nachteil auf, dass die Verwendung verschiedener optischer Elemente, die zur Strahlaufspaltung und zur Korrektur der Strahlrichtung in einem räumlich ausgedehnten optischen Aufbau verwendet werden, nachteilig im Hinblick auf eine kompakte und wenig störungsanfällige Bauform des Strahlteilers ist. Am bekannten Strahlteiler ist zudem nachteilig, dass die parallele Ausrichtung beider Teilstrahlenbündel die Separation der unterschiedlichen Teilstrahlenbündel voneinander erschwert, da diese relativ zueinander nicht mehr divergieren.
[0017] Des Weiteren offenbart WO 2005/085917 A1 einen breitbandigen Glen- Thompson-Polarisator zum Aufspalten eines Hauptstrahls in zwei Teilstrahlenbündel unterschiedlicher Polarisation. Hierbei wird eines der beiden Teilstrahlenbündel an der Grenzfläche zwischen den beiden Prismen totalreflektiert und vom Teilstrahlenbündel der anderen Polarisation abgeschieden.
[0018] An dieser Anordnung ist nachteilig, dass lediglich stark doppelbrechende Materialien eingesetzt werden können, was die Flexibilität bei der Materialwahl, insbesondere im sichtbaren bzw. im infraroten Spektralbereich stark einschränkt. Zudem ist eine derartige Anordnung für den ultravioletten Spektralbereich nicht uneingeschränkt geeignet, da aufgrund der Dispersion der typischerweise verwendeten Materialien keine ausreichend starke Doppelbrechung erzielt werden kann. An der Grenzfläche, an der das eine Teilstrahlenbündel durch innere Totalreflektion abgeschieden wird, kommt es darüberhinaus aufgrund des sehr flachen Winkels der Grenzfläche zwischen den beiden Prismen in Bezug zur Lichteinfallshauptrichtung typischerweise auch zu sehr starken Reflexionsverlusten des Teilstrahlenbündels, das den gesamten Strahlteiler durchläuft. Dieser Aspekt ist insbesondere im Hinblick auf eine gewünschte hohe Transmission des optischen Bauteils nachteilig.
[0019] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Polarisatoranordnung sowie eine Vorrichtung zum Inspizieren von Halbleiterplatten der eingangs genann- ten Arten dahingehend weiterzubilden, dass eine möglichst große Aufspaltung der Teilstrahlenbündel unterschiedlicher Polarisationen bei möglichst geringer räumlicher Ausdehnung der Polarisatoranordnung gewährleistet ist. Zudem ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Richtungskorrektur zumindest eines der Teilstrahlenbündel relativ zur Lichteinfallshauptrichtung derart zu bewirken, dass eine möglichst geringe räumliche Abweichung (Versatz) und/oder eine möglichst geringe Winkelabweichung des zumindest einen Teilstrahlenbündels in Bezug zur Lichteinfallshauptrichtung gewährleistet ist.
[0020] Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Polarisatoranordnung zu schaffen, die möglichst wenig Aberrationen in das die Polarisatoranordnung durchtretende Lichtstrahlenbündel einträgt, d.h. die optisch gut korrigiert ist.
[0021] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe hinsichtlich der eingangs genannten Polarisatoranordnung dadurch gelöst, dass eine Normale der ersten Lichteintrittsfläche mit der Lichteinfallshauptrichtung einen ersten Winkel ungleich 0° einschließt, und dass die erste Lichteintrittsfläche und die weitere Lichtaustrittsfläche bezüglich einer zur Lichteinfallshauptrichtung senkrechten Ebene gegensinnig zueinander geneigt sind.
[0022] Erfindungsgemäß wird die Aufgabe hinsichtlich der eingangs genannten Vorrichtung zum Inspizieren von Halbleiterplatten dadurch gelöst, dass die Beleuchtungsoptik und/oder die Abbildungsoptik eine erfindungsgemäße Polarisatoranordnung aufweist.
[0023] Erfindungsgemäß sind sowohl die erste Lichteintrittsfläche als auch die weitere Lichtaustrittsfläche nicht senkrecht zur Lichteinfallshauptrichtung orientiert. Dies hat den Vorteil, dass durch das Einstellen des Winkels a1 und des Winkels a2 eine Strahlkorrektur dahingehend vorgenommen werden kann, dass eines der Teilstrahlenbündel nach dem Austritt aus der Polarisatoranordnung im Wesentlichen entlang der Lichteinfallshauptrichtung orientiert ist. Dadurch, dass sowohl die erste Lichteintrittsfläche als auch die weitere Lichtaustrittsfläche gegenüber der Lichteinfallshauptrichtung (optische Achse) geneigt sind, ergibt sich gegenüber der aus dem Dokument JP 2000-009932 A bekannten Polarisatoranordnung der Vorteil, dass die Winkel a1 und a2 kleiner gewählt werden können, als wenn nur die letzte Lichtaustrittsseite allein geneigt ist, weil durch die erfindungsgemäße Anordnung die Gesamtneigung auf die erste Lichteintrittsfläche und die letzte Lichtaustrittsfläche aufgeteilt sind. Die zueinander gegensinnige Neigung der ersten Lichteintrittsfläche und der letzten Lichtaustrittsfläche hat den weiteren Vorteil, dass ein Strahlversatz zwischen dem aus der Polarisatoranordnung austretenden Lichtstrahlenbündel und dem in die Polarisatoranordnung einfallenden Lichtstrahlenbündel vermieden werden kann. Eine Ausrichtung zumindest eines der Teilstrahlenbündel entlang der Lichteinfallshauptrichtung ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn der Polarisatoranordnung weitere optische Komponenten, insbesondere abbildende Optiken, nachgeordnet sind. Eine Ausrichtung zumindest eines der Teilstrahlenbündel entlang der Lichteinfallshauptrichtung ist überdies auch dann vorteilhaft, wenn die Polarisatoranordnung mit Licht unterschiedlicher Polarisationsrichtung und/oder mit Licht, das wahlweise polarisiert bzw. unpolarisiert ist, beaufschlagt wird. Hierbei ist es stets von Vorteil, wenn das zumindest eine Teilstrahlenbündel möglichst keinen Strahlversatz im Winkel und/oder im Ort in Bezug zur Lichteinfallshauptrichtung aufweist.
[0024] Dadurch, dass die Richtungskorrektur der Teilstrahlenbündel direkt an der Polarisatoranordnung bewirkt wird, ist sowohl eine räumliche Trennung der Polarisationskomponenten als auch die Richtungskorrektur auf engstem Raum und anhand eines einzigen optischen Bauteils bzw. einer zusammengehörigen Baugruppe erreichbar.
[0025] Durch die Neigung der ersten Lichteintrittsfläche und/oder der weiteren Lichtaustrittsfläche lässt sich eine Richtungskorrektur der durch die Prismenanordnung räumlich getrennten Lichtstrahlenbündel unterschiedlicher Polarisation dahingehend erreichen, dass zumindest eines der Lichtstrahlenbündel in dem der weiteren Lichtaustrittsfläche nachgelagerten zweiten Halbraum im Wesentlichen entlang der Lichteinfallshauptrichtung verläuft. Ein Strahlenverlauf, bei dem das Teilstrahlenbündel möglichst keinen Strahlversatz im Winkel und/oder im Ort in Bezug zur Lichteinfallshauptrichtung aufweist, ist insbesondere im Hinblick auf eine Verwendung der Polarisatoranordnung mit einer nachgelagerten abbildenden Optik vorteilhaft, da hierdurch Abbildungsfehler verringert werden und überdies eine gleichmäßige Ausleuchtung der Optiken erreicht wird. [0026] Vorzugsweise sind der erste Winkel und der Winkel, den die Normale der weiteren Lichtaustrittsfläche mit der Lichteinfallshauptnchtung einschließt, dem Betrage nach gleich. Dies hat den Vorteil, dass die Polarisatoranordnung in dieser Ausgestaltung bereits optisch gut korrigiert ist, weil die erste Lichteintrittsfläche und die letzte Lichtaustrittsfläche spiegelsymmetrisch zueinander angeordnet sind, und des Weiteren auch ein Strahlversatz zwischen dem aus der Polarisatoranordnung ausfallenden Lichtstrahlbündel und dem in die Polarisatoranordnung einfallenden Lichtstrahlbündel auftritt.
[0027] In einer bevorzugten Ausgestaltung ist zwischen dem ersten Prisma und dem weiteren Prisma eine Anzahl n von Prismen angeordnet, wobei n > 1 ist. Die Prismen weisen jeweils optische Kristallhauptachsen auf, die in Lichteinfallshauptnchtung zueinander alternierende Orientierungen aufweisen. Um eine möglichst große Aufspaltung der Teilstrahlen zu erzielen, ist es zudem vorteilhaft, die Neigungswinkel der sich zugewandten Lichteintritts- und Lichtaustrittsflächen unmittelbar benachbarter Prismen möglichst klein zu wählen, da sich hierdurch der optische Weg des Lichts in der Polarisatoranordnung vergrößert. Hierbei ist der Neigungswinkel durch den Winkel gegeben, der durch die Lichteintritts- bzw. Lichtaustrittsflächen und der Lichteinfallshauptnchtung eingeschlossen wird. Die Wahl der Neigungswinkel ist jedoch durch die innere Totalreflektion an den Grenzflächen zwischen den jeweiligen Prismen sowie durch das Erfordernis nach einer möglichst kleinen räumlichen Ausdehnung der Polarisatoranordnung begrenzt.
[0028] Durch das Anordnen von mehr als zwei Prismen entlang der Lichteinfallshauptnchtung lässt sich eine noch weiter verbesserte räumliche Trennung der Teilstrahlenbündel erreichen. Hierbei wirkt sich insbesondere die Ausrichtung der Kristallhauptachsen der einzelnen Prismen, die zueinander und zur Lichteinfallshauptnchtung senkrecht orientiert sind und in Lichteinfallshauptnchtung zueinander alternierende Orientierungen aufweisen, besonders vorteilhaft auf die räumliche Trennung der Polarisa- tionszustände des Lichtstrahlenbündels aus, da diese Anordnung eine Hinter- einanderreihung von Wollaston-Prismenanordnungen darstellt, die jede für sich genommen bereits eine im Vergleich zu anderen Prismenanordnungen vorteilhafte Winkelaufspaltung ermöglicht. [0029] Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung ist durch eine ungerade Anzahl von in Lichteinfallshauptrichtung hintereinander angeordneten Prismen gegeben, die symmetrisch entlang der Lichteinfallshauptrichtung angeordnet sind. In dieser Ausgestaltung ist demnach die Anzahl n von zwischen dem ersten Prisma und dem letzten Prisma eine ungerade Anzahl. Insgesamt entsteht so eine Polarisatoranordnung, bei der die vorhandenen Prismen zusammen eine bezüglich einer zur Lichteinfallshauptrichtung senkrechten mittigen Symmetrieebene spiegelsymmetrischen Anordnung zwischen der ersten Lichteintrittsfläche und der letzten Lichtaustrittsfläche bilden.
[0030] Durch eine derartige Anordnung ist es möglich, geometrische Aberrationen, wie Koma, oder chromatische Aberrationen zu kompensieren. Das durch die Prismen hindurch propagierende Lichtstrahlenbündel, das Licht unterschiedlicher Wellenlängen aufweisen kann, weist somit für einen breiten Spektralbereich nahezu keine farbabhängige Ablenkung und nahezu keinen farbabhängigen Strahlversatz auf. Auch nicht- wellenlängenabhängige Aberrationen, wie beispielsweise Koma, werden durch die vollsymmetrische Ausgestaltung der Polarisatoranordnung kompensiert. Insgesamt ist die erfindungsgemäße Polarisatoranordnung in dieser Ausgestaltung optisch sehr gut korrigiert. Zudem ist durch die symmetrische Anordnung der Prismen in Lichteinfallshauptrichtung gewährleistet, dass ein entlang der Lichteinfallshauptrichtung auf die Prismenanordnung treffendes Lichtstrahlenbündel in Teilstrahlenbündel unterschiedlicher Polarisation aufgespaltet wird, von denen zumindest eines die Prismenanordnung wieder im Wesentlichen entlang der Lichteinfallshauptrichtung verlässt.
[0031] In einer bevorzugten Ausgestaltung der Polarisatoranordnung sind zwischen dem ersten und dem weiteren Prisma ein oder drei Prismen angeordnet.
[0032] In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Polarisatoranordnung weist das erste Prisma einen ersten Keil und/oder das weitere Prisma einen weiteren Keil auf, die die erste Lichteintrittsfläche und/oder die weitere Lichtaustrittsfläche aufweisen.
[0033] Durch den Einsatz eines ersten Keils und/oder eines weiteren Keils, der bzw. die die erste Lichteintrittsfläche und/oder die weitere Lichtaustrittsfläche aufweist, kann auf sehr einfache Weise eine Richtungskorrektur der einzelnen Polarisationszustän- de des Lichtstrahlenbündels bewirkt werden. Das erste Prisma und das weitere Prisma können hierbei zu dem jeweiligen Keil eine angrenzende Grenzfläche aufweisen, die parallel zur entsprechenden Grenzfläche des jeweiligen Keils und bspw. senkrecht zur Lichteinfallshauptrichtung orientiert ist. Die Korrektur der einzelnen Teilstrahlenbündel ist hierbei im Wesentlichen auf den Versatz des Strahls bzw. auf den Ablenkungswinkel gerichtet. Die Keile können hierbei sehr einfach ausgewechselt werden, wodurch beispielsweise für begrenzte Spektralbereiche des Lichts exakte räumliche Korrekturen des Lichtstrahlenbündels bzw. der darin enthaltenen Lichtstrahlen durchgeführt werden können, um bspw. den chromatischen Aberrationen der einzelnen Prismen Rechnung zu tragen.
[0034] Die Polarisatoranordnung ist somit grundsätzlich in einem großen Spektralbereich einsetzbar, wobei die Keile für gängige doppelbrechende Materialien wie z.B. Magnesiumfluorid oder Quarz in einem bemerkenswert breiten Spektralbereich, der vom Infraroten bis hin zum Ultravioletten reicht, nahezu achromatische Eigenschaften aufweisen, wodurch eine quasi achromatische Korrektur der Strahlrichtung gewährleistbar ist.
[0035] Vorliegend weisen die Keile das gleiche Material und die gleiche Ausrichtung der Kristallhauptachsen auf wie das jeweilige Prisma, dem die Keile zugeordnet sind. Es versteht sich jedoch, dass die Keile auch andere doppelbrechende Materialien mit zu den jeweiligen Prismen gleicher oder unterschiedlicher Ausrichtung der Kristallhauptachsen, oder auch nicht doppelbrechende Materialen aufweisen können.
[0036] In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist das Lichtstrahlenbündel ein erstes Teilstrahlenbündel, das einen ersten Polarisationszustand P aufweist, der parallel zur Einfallsebene orientiert ist, und ein zweites Teilstrahlenbündel auf, das einen zum ersten Polarisationszustand P senkrechten Polarisationszustand S aufweist, der senkrecht zur Einfallsebene orientiert ist, wobei der erste Winkel a1 und/oder der weitere Winkel a2 derart festgelegt ist, dass eines der Teilstrahlenbündel nach Austritt aus der weiteren Lichtaustrittsfläche im Wesentlichen entlang der Lichteinfallshauptrichtung orientiert ist, wobei das im Wesentlichen entlang der LichtLichteinfallshauptrichtung orientierte Teilstrahlenbündel vorzugsweise das erste Teilstrahlenbündel ist. [0037] Eine Ausrichtung zumindest eines der Teilstrahlenbündel unterschiedlicher Polarisation entlang der Lichteinfallshauptrichtung ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Polarisatoranordnung in Verbindung mit einer der Polarisatoranordnung nachgeordneten Abbildungsoptik verwendet wird. Eine Ausleuchtung der Abbildungsoptik mit parallelen Lichtstrahlen ist hierbei besonders vorteilhaft, da hierdurch eine gleichmäßige Ausleuchtung der Abbildungsoptik erreicht wird. Zudem erlaubt die Orientierung zumindest eines der Teilstrahlenbündel im zweiten Halbraum, der im Wesentlichen entlang der Lichteinfallshauptrichtung ausgerichtet ist und somit eine vernachlässigbare Raum- bzw. Winkelabweichung in Bezug zur Lichteinfallshauptrichtung aufweist, eine modulare Verwendung der Polarisatoranordnung, da diese ohne Weiteres ein- bzw. ausbaubar ist, ohne den Strahlenverlauf wesentlich zu beeinflussen.
[0038] Hierbei wird bevorzugt das erste Teilstrahlenbündel, dessen Polarisationszustand P parallel zur Einfallsebene orientiert ist, verwendet, da sich für diesen Polarisationszustand ein gegenüber dem dazu senkrechten Polarisationszustand S verringerter Reflexionsverlust an den Lichteintrittsflächen bzw. Lichtaustrittsflächen der Prismen ergibt. Hierdurch lässt sich eine erhöhte Transmission der Polarisatoranordnung erreichen.
[0039] In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung verlaufen die sich zugewandten Lichtaustrittsflächen und Lichteintrittsflächen unmittelbar benachbarter Prismen parallel zueinander. Die sich zugewandten Lichtaustrittsflächen und Lichteintrittsflächen der unmittelbar benachbarten Prismen können dabei auf Spalt oder unmittelbar aneinander angrenzend angeordnet sein, wobei ein etwaiger vorhandener Spalt eine sehr geringe Spaltdicke aufweist.
[0040] Auch die vorstehend genannten Aspekte tragen dazu bei, Aberrationen im durch die Polarisatoranordnung durchgehenden Lichtstrahlenbündel zu vermeiden oder zumindest zu minimieren.
[0041] In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung schließen die sich zugewandten Lichtaustrittsflächen und Lichteintrittsflächen zumindest zweier direkt zueinander benachbarter Prismen mit dem Lichtstrahlenbündel einen Winkel in einem Winkelbereich ein, der ungleich dem Winkelbereich der inneren Totalreflektion des jeweiligen Prismas ist.
[0042] Hierdurch wird verhindert, dass die Teilstrahlenbündel an den jeweiligen Lichtaustrittsflächen bzw. Lichteintrittsflächen der Prismen totalreflektiert werden, was dazu führen würde, dass kein Licht in der Lichteinfallshauptrichtung transmittiert würde.
[0043] In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung schließen die sich zugewandten Lichtaustrittsflächen und Lichteintrittsflächen zumindest zweier direkt zueinander benachbarter Prismen mit dem Lichtstrahlenbündel einen Winkel ein, der dem Brewster- Winkel des jeweiligen Prismas entspricht.
[0044] Für das erste Teilstrahlenbündel, das parallel zur Einfallsebene orientiert ist, ist ein Auftreffen auf die Lichteintrittsflächen bzw. Lichtaustrittsflächen der Prismen unter dem Brewster-Winkel besonders vorteilhaft, da sich hierbei für das erste Teilstrahlenbündel keine Reflexionsverluste ergeben. Die Anordnung der Lichteintritts- bzw.
Lichtaustrittsflächen der jeweiligen Prismen relativ zum Lichtstrahlenbündel unter dem Brewster-Winkel sind zudem vorteilhaft, da sich hierbei eine zumindest teilweise Polarisierung des transmittierten Strahls ergibt, was eine Abschwächung des zweiten Teilstrahlenbündels zur Folge hat und die Separation der Teilstrahlenbündel im zweiten Halbraum erleichtert.
[0045] In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung schließt zumindest eine der sich zugewandten Lichtaustrittsflächen und Lichteintrittsflächen zumindest zweier direkt zueinander benachbarter Prismen mit einem der Teilstrahlenbündel einen Winkel ein, der im Winkelbereich der inneren Totalreflektion des jeweiligen Prismas liegt.
[0046] Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass eines der Teilstrahlenbündel an einer der Lichtaustrittsflächen total reflektiert und damit aus dem Lichtstrahlenbündel ausgekoppelt und separiert werden kann. Somit ist eine Trennung des nicht benötigten Teilstrahlenbündels besonders einfach zu erreichen. Zudem können die sich zugewandten verbleibenden Lichtaustrittsflächen und Lichteintrittsflächen der Prismen auch noch unter dem Brewster-Winkel geneigt sein, was zu einer besonders guten Transmission des propagierenden Teilstrahlenbündels führt. Es versteht sich, dass die Lichtaustrittsfläche, an der eine Totalreflektion bewirkt wird, bevorzugt zwischen dem vorletzten und dem letzten Prisma in Propagationsrichtung angeordnet ist.
[0047] In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weisen die sich zugewandten Lichtaustrittsflächen und Lichteintrittsflächen zumindest zweier direkt zueinander benachbarter Prismen eine um die Lichteinfallshauptrichtung relativ zueinander gedrehte und/oder relativ zu einer senkrecht auf der Lichteinfallshauptrichtung stehenden Ebene verkippte Orientierung auf.
[0048] Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass die Richtung und die Aufspaltung der Teilstrahlenbündel unterschiedlicher Polarisationen unabhängig voneinander im zweiten Halbraum beeinflusst werden kann, wodurch die räumliche Verteilung der Teilstrahlen in einer beliebigen, der Polarisatoranordnung nachgelagerten Abbildungsebene einstellbar ist. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Lichtquelle ein Strahlprofil mit einer sich zumindest teilweise überlappenden räumlichen Intensitäts- bzw. Polarisationsverteilung aufweist.
[0049] In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weisen die zueinander und zur Lichteinfallshauptrichtung senkrechten optischen Kristallhauptachsen zumindest zweier direkt aneinander angrenzender Prismen Orientierungen auf, die beliebig aber fest in einer zur Lichteinfallshauptrichtung senkrechten Ebene orientiert sind.
[0050] Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass die Richtung und die Aufspaltung der Teilstrahlenbündel im zweiten Halbraum noch weiter beeinflusst werden kann, wodurch die räumliche Verteilung der Teilstrahlen in einer beliebigen, der Polarisatoranordnung nachgelagerten Abbildungsebene einstellbar ist. Diese Ausgestaltung kann insbesondere mit der zuvor beschriebenen Ausgestaltung kombiniert werden. Diese Ausgestaltungen sind in Alleinstellung und vor allem in Kombination insbesondere dann von Vorteil, wenn die Lichtquelle ein Strahlprofil mit einer sich zumindest teilweise überlappenden räumlichen Intensitats- bzw. Polarisationsverteilung aufweist. Es versteht sich jedoch, dass diese Ausgestaltungen auch bei einer homogenen Intensitats- bzw. Polarisationsverteilung des einfallenden Lichtstrahlenbündels Vorteile aufweisen, da die räumliche Aufspaltung gezielt beeinflussbar ist.
[0051] In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung befinden sich zwischen den Lichtaustrittsflächen und den Lichteintrittsflächen zumindest zweier direkt zueinander benachbarter Prismen dünnspaltige Zwischenräume, die mit einem Gas oder mit einem Verbindungsmaterial gefüllt sind, wobei das Gas überwiegend ein Inertgas aufweist, und das Verbindungsmaterial einen auf den Brechungsindex der Prismen angepassten Optik- Kitt aufweist.
[0052] Die Verwendung eines auf den Brechungsindex der Prismen angepassten Verbindungsmaterials, insbesondere eines Optik-Kitts ist vorteilhaft, da hierdurch Reflexionsverluste an den Lichtaustrittsflächen bzw. den Lichteintrittsflächen der jeweiligen Prismen verringert werden. Die Verwendung eines Gases, insbesondere eines Inertgases, ist vorteilhaft, da dieses durch die Lichteinwirkung nicht in seiner Zusammensetzung, bspw. durch Photolyse, verändert wird.
[0053] Grundsätzlich muss der Optik-Kitt bzw. das Gas stoffliche Eigenschaften aufweisen, die es resistent gegen die Bestrahlung mit UV-Licht, insbesondere VUV-Licht, machen. Hierzu kann es vorteilhaft sein, dass die Polarisatoranordnung im Vakuum angeordnet ist, wodurch das Gas um die Prismenanordnung und zwischen den Grenzflächen, sofern kein für die Bestrahlung mit UV-Licht resistenter Optik-Kitt verwendet wird, möglichst vollständig entfernt wird. Das verbleibende Restgas ist hierbei bevorzugt ein Inertgas, das insbesondere Stickstoff oder Argon aufweist. Zudem kann der Optik-Kitt derart gewählt werden, dass eine Propagation des Lichtstrahlenbündels unter dem Brewster-Winkel bzw. unter einem Winkel im Winkelbereich der inneren Totalreflektion begünstigt wird. [0054] In einer weiteren Ausgestaltung ist zumindest einer der Zwischenräume mit dem Verbindungsmaterial, und ein weiterer, dem zumindest einen Zwischenraum entlang der Lichteinfallshauptrichtung nachgeordneter Zwischenraum, mit dem Gas gefüllt.
[0055] Diese Ausgestaltung der Erfindung ist insbesondere in Kombination mit der zuvor genannten Ausgestaltung, bei der das zweite Teilstrahlenbündel mittels innerer Totalreflektion abgeschieden wird, vorteilhaft, da sich durch den großen Brechzahlkontrast an der Lichtaustrittsfläche zwischen dem Prisma und dem mit Gas gefüllten Zwischenraum die innere Totalreflektion auf sehr einfache Weise erreichen lässt.
[0056] Es versteht sich jedoch, dass der Zwischenraum auch mit einem Optik- Kitt, der bevorzugt eine im Vergleich zu den Prismen geringe Brechzahl aufweist, gefüllt sein kann. Die Zwischenräume zwischen den verbleibenden Prismen, falls vorhanden, sind entweder mit einem Gas oder mit einem Optik-Kitt gefüllt. Zudem versteht sich, dass die verbleibenden Prismen auch an den Lichtaustrittsflächen an die Lichteintrittsflächen des jeweils direkt benachbarten Prismas angesprengt sein können, wodurch der Zwischenraum im Wesentlichen verschwindet.
[0057] In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Aspekte weisen die Lichteintritts- und/oder Lichtaustrittsflächen der Prismen eine Antireflexbeschichtung auf.
[0058] Eine an den Lichteintritts- bzw. Lichtaustrittsflächen vorhandene Antireflexbeschichtung wirkt sich vorteilhaft auf die Transmission der gesamten Polarisatoranordnung aus. Hierbei kann die Antireflexbeschichtung insbesondere derart gewählt werden, dass die Transmission breitbandig oder in einem gewünschten Spektralbereich besonders große Werte aufweist.
[0059] In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Aspekte weisen die Prismen Deck- und Bodenflächen auf, die im Wesentlichen parallel zur Lichteinfalls- hauptrichtung ausgerichtet sind, wobei zumindest eines der Prismen an der Deck- und/oder der Bodenfläche eine lichtabsorbierende Beschichtung aufweist.
[0060] Durch die Verwendung einer lichtabsorbierenden Beschichtung an den Deck- bzw. Bodenflächen der Prismen kann das Auftreten von Streulicht, das durch die Reflexion des Lichtstrahlenbündels an den Lichtaustritts- bzw. Lichteintrittsflächen der Prismen erzeugt wird, deutlich verringert werden, was zu einer verbesserten optischen Güte der Polarisatoranordnung führt. Dies gilt insbesondere auch für den Fall, wenn eines der Teilstrahlenbündel an einer der Lichtaustrittsflächen totalreflektiert wird.
[0061] In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung bestehen die Prismen und/oder die Keile im Wesentlichen aus Magnesiumfluorid (MgF2). Die Verwendung von Magnesiumfluorid als Kristallmaterial für die Prismen und/oder die am ersten Prisma und/oder am weiteren Prisma angeordneten Keile ist besonders vorteilhaft, da Magnesiumfluorid für den UV-Spektralbereich, insbesondere für den VUV-Spektralbereich, vorteilhafte Eigenschaften im Hinblick auf die Transmission bzw. den Brechungsindex aufweist.
[0062] Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und der beigefügten Zeichnung.
[0063] Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
[0064] Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden mit Bezug auf diese näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine Vorrichtung zum Inspizieren von Halbleiterplatten in einer schematischen Darstellung, die zumindest eine Polarisatoranordnung aufweist; Fig. 2 die Polarisatoranordnung in Fig. 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
Fig. 3 ein zum in Fig. 2 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel ähnliches Ausführungsbeispiel einer Polarisatoranordnung;
Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Polarisatoranordnung mit einer symmetrischen Anordnung dreier hintereinander angeordneter Prismen;
Fig. 5 ein zum in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ähnliches Ausführungsbeispiel einer Polarisatoranordnung;
Fig. 6 ein noch weiteres Ausführungsbeispiel einer Polarisatoranordnung mit einer symmetrischen Anordnung von fünf hintereinander angeordneten Prismen;
Fig. 7 ein zu den in Fig. 4 bis Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispielen alternatives Ausführungsbeispiel einer Polarisatoranordnung in perspektivischer Ansicht; und
Fig. 8 ein zu den in Fig. 4 bis Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispielen weiteres alternatives Ausführungsbeispiel einer Polarisatoranordnung in perspektivischer Ansicht.
[0065] In Fig. 1 ist eine mit dem allgemeinen Bezugszeichen 10 versehene Vorrichtung zum Inspizieren von Halbleiterplatten dargestellt. Diese weist eine Lichtquelle 12, eine Beleuchtungsoptik 14 und eine Abbildungsoptik 16 auf, die entlang einer Licht- einfallshauptrichtung 18 zur Beleuchtung und zur Inspektion einer Halbleiterplatte 20 nacheinander angeordnet sind.
[0066] Die zur Beleuchtung verwendete Lichtquelle 12 sendet hierbei unpolari- siertes oder lediglich teilweise polarisiertes Licht in einem Lichtstrahlenbündel 22 aus. Um bei der Inspektion einen möglichst großen Kontrast der Oberfläche der Halbleiterplatte 20 zu erzielen, ist es jedoch erwünscht, dass das auf die Halbleiterplatte 20 auftreffende Lichtstrahlenbündel 22 einen möglichst einheitlichen Polarisationszustand aufweist.
[0067] Hierzu weist die Beleuchtungsoptik 14 und/oder die Abbildungsoptik 16 zumindest eine Polarisatoranordnung 24 auf, die das unpolarisierte oder lediglich teilweise polarisierte Licht der Lichtquelle 12 derart aufspaltet, dass eine räumliche Trennung eines ersten Teilstrahlenbündels 26, das einen ersten Polarisationszustand aufweist, von einem zweiten Teilstrahlenbündel 28, das einen zweiten Polarisationszustand aufweist, ermöglicht wird.
[0068] Ohne Beschränkung der Allgemeinheit handelt es sich bei dem ersten Polarisationszustand um die P-Polarisation, bei der der Polarisationsvektor parallel zur Einfallsebene der jeweiligen Polarisatoranordnung 24 ausgerichtet ist, und bei dem zweiten Polarisationszustand um die S-Polarisation, die senkrecht zur jeweiligen Einfallsebene ausgerichtet ist. Die Einfallsebene wird im vorliegenden Fall durch die Lichteinfalls- hauptrichtung 18 und einen beliebigen Vektor aufgespannt, der senkrecht zur Grenzfläche der Polarisatoranordnung 24 ausgerichtet ist.
[0069] Somit trifft auf die Halbleiterplatte 20 ein Strahlenbündel 30 auf, dessen Polarisationszustand im Wesentlichen der P-Polarisation des ersten Teilstrahlenbündels 26 entspricht.
[0070] Es versteht sich jedoch, dass die Polarisatoranordnung 24 das Lichtstrahlenbündel 22 auch derart räumlich aufspalten kann, dass das Strahlenbündel 30 auch einen S-Polarisationszustand oder eine Linearkombination eines S- bzw. P- Polarisationszustandes aufweisen kann.
[0071] Mit Bezug auf Fig. 2 bis 8 werden nachfolgend Ausführungsbeispiele von Polarisatoranordnungen zur Verwendung in der Vorrichtung 10 beschrieben. [0072] In Fig. 2 ist eine solche Polarisatoranordnung 24 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel dargestellt. Die Polarisatoranordnung 24 weist ein erstes Prisma 32 und ein weiteres Prisma 34 auf, die entlang der Lichteinfallshauptrichtung 18 (optische Achse der Polarisatoranordnung 24) angeordnet sind. Das erste Prisma 32 weist eine erste Lichteintrittsfläche 36 und eine erste Lichtaustrittsfläche 38 auf. Das weitere Prisma 34 weist eine der ersten Lichtaustrittsfläche 38 des ersten Prismas 32 zugewandte weitere Lichteintrittsfläche 40 und eine weitere Lichtaustrittsfläche 42 auf.
[0073] Das erste Prisma 32 und das weitere Prisma 34 bestehen aus einem doppelbrechenden Material, wobei die Kristallhauptachsen des doppelbrechenden Materials beim ersten Prisma 32 und beim weiteren Prisma 34 senkrecht zueinander und senkrecht zur Lichteinfallshauptrichtung 18 ausgerichtet sind. Die Richtung der Kristallhauptachsen ist vorliegend beim ersten Prisma 32 durch einen Pfeil 31 und beim weiteren Prisma 34 durch ein Kreuz 33 symbolisiert, wobei vorliegend die Kristallhauptachse des weiteren Prismas 34 in die Zeichenebene hinein zeigt und senkrecht zu dieser ausgerichtet ist. Grundsätzlich bezeichnet die Kristallhauptachse die Richtung in einem optisch anisotropen einachsigen Kristall, entlang derer jede Polarisationskomponente eines Lichtstrahls die gleiche Brechzahl erfährt.
[0074] Dem ersten Prisma 32 vorgeordnet und dem weiteren Prisma 34 nachgeordnet befindet sich ein erster Halbraum 44 und ein zweiter Halbraum 46, die ein Gas, insbesondere ein Inertgas aufweisen. Es versteht sich, dass das Gas auch Umgebungsluft sein kann.
[0075] Zwischen der ersten Lichtaustrittsfläche 38 und der weiteren Lichteintrittsfläche 40, die wie gezeigt parallel zueinander sind, befindet sich ein dünnspaltiger Zwischenraum 48, der bevorzugt mit einem UV-beständigen Optik-Kitt, der zudem an den Brechungsindex des ersten Prismas 32 bzw. des weiteren Prismas 34 angepasst ist, gefüllt ist. Es versteht sich jedoch, dass der Zwischenraum 48 auch mit einem Gas, insbesondere einem Inertgas, gefüllt sein kann, das im UV-Spektralbereich eine hohe Degenerationsbeständigkeit aufweist. [0076] Die erste Lichteintrittsfläche 36 und die weitere Lichtaustrittsfläche 42 des weiteren Prismas 34 sind vorliegend nicht senkrecht zur Lichteinfallshauptnchtung 18 orientiert. Hierbei schließt die Normale der ersten Lichteintrittsfläche 36 und der weiteren Lichtaustrittsfläche 42 mit der Lichteinfallshauptnchtung 18 einen Winkel a1 bzw. einen Winkel a2 ungleich 0° ein. a1 und a2 sind dabei vorzugsweise betragsmäßig gleich groß. Die Lichteintrittsfläche 36 und die Lichtaustrittsfläche 42 sind dabei, wie aus Fig. 2 hervorgeht, bezüglich einer zur Lichteinfallshauptnchtung 18 senkrechten Ebene 47 gegensinnig zueinander geneigt. Die Lichteintrittsfläche 36 und die Lichtaustrittsfläche 42 sind somit spiegelsymmetrisch bezüglich der Ebene 47.
[0077] Wie bereits mit Bezug auf Fig. 1 beschrieben wurde, weist das Lichtstrahlenbündel 22, das in Lichteinfallshauptnchtung 18 auf die Polarisatoranordnung 24 trifft, keine ausgezeichnete Richtung der Polarisation auf, was durch eine Linearkombination der Polarisation in der Zeichenebene (dargestellt durch Pfeile 49) sowie senkrecht zur Zeichenebene (dargestellt durch Punkte 51 ) dargestellt ist. Die unterschiedlichen Polarisationen des Lichtstrahlenbündels 22 erfahren im ersten Prisma 32 aufgrund der Anisotropie des Kristallmaterials eine Retardierung, was zu einem zeitlichen Versatz der unterschiedlichen Polarisationsrichtungen innerhalb des ersten Prismas 32 führt. Zudem kommt es zu einer Winkelaufspaltung des Lichtstrahlenbündels 22 in das erste Teilstrahlenbündel 26, das den ersten Polarisationszustand aufweist und das zweite Teilstrahlenbündel 28, das den zweiten Polarisationszustand aufweist.
[0078] Vorliegend ist der Winkel a1 und/oder der Winkel a2 derart gewählt, dass die Brechung des ersten Teilstrahlenbündels 26 an der weiteren Lichtaustrittsfläche 42 zu einer Propagationsrichtung des ersten Teilstrahlenbündels 26 im zweiten Halbraum 46 führt, die im Wesentlichen mit der Lichteinfallshauptnchtung 18 zusammenfällt, und somit eine kleinstmögliche Abweichung im Ort und im Winkel relativ zur Lichteinfallshauptnchtung 18 aufweist. Es versteht sich, dass eine zusätzliche geometrische Anpassung des ersten Prismas 32 und/oder des zweiten Prismas 34 zur Optimierung der Propagationsrichtung des ersten Teilstrahlenbündels 26 im zweiten Halbraum 46, hinsichtlich einer kleinstmögliche Abweichung im Ort und im Winkel relativ zur Lichteinfallshauptnchtung 18, vorgesehen sein kann. [0079] Wäre die erste Lichteintrittsfläche 36 senkrecht zur Lichteinfallshauptrichtung 18 orientiert (gestrichelt dargestellt) und die weitere Lichtaustrittsfläche 42 weist einen Winkel a2 + 0° auf, so ist dieser für ein parallel zur Lichteinfallshauptrichtung 18 verlaufendes Teilstrahlenbündel 26 näherungsweise gegeben durch a2«L(ne-no)/D/(no- n1 ). Hierbei bezeichnet L die Länge der Polarisatoranordnung 24 in Richtung der Lichteinfallshauptrichtung 18, D die Höhe der Polarisatoranordnung 24 quer zur Lichteinfallshauptrichtung 18, no die Brechzahl für das erste Teilstrahlenbündel 26, ne bezeichnet die Brechzahl für das zweite Teilstrahlenbündel 28 und n1 die Brechzahl des Mediums im zweiten Halbraum 46, wobei n1 für ein Gas in guter Näherung den Wert 1 annimmt.
Vorliegend ist ne>no. Für den Fall, dass ne<no ist, beträgt der Winkel - o2.
[0080] Für den Fall, dass sowohl die erste Lichteintrittsfläche 36 einen ersten Winkel a1 + 0° und die weitere Lichtaustrittsfläche 42 einen weiteren Winkel o2 + 0° aufweist, ergibt sich die Relation zwischen den Winkeln näherungsweise durch
a1 +a2«L(ne-no)/D/(no-1 ), falls beide Halbräume 44, 46 mit einem Gas gefüllt sind. Ist a1 gleich groß wie a2, dann ist zu erkennen, dass a1 und o2 nur halb so groß sein müssen wie im Fall, dass nur die Lichtaustrittsseite 42 geneigt ist, während die Lichteintrittsfläche senkrecht zur Lichteinfallshauptrichtung 18 orientiert ist, um den gleichen Effekt zu erreichen. Diese Näherungen sind dem Grunde nach auch auf die noch folgenden Ausführungsbeispiele (vgl. Fig. 3 bis Fig. 8) übertragbar.
[0081] Das zweite Teilstrahlenbündel 28 weist nach der Brechung an der weiteren Lichtaustrittsfläche 42 eine Propagationsrichtung im zweiten Halbraum 46 auf, die üblicherweise nicht parallel zur Lichteinfallshauptrichtung 18 ausgerichtet ist. Aufgrund der räumlichen Trennung zwischen dem ersten Teilstrahlenbündel 26 und dem zweiten Teilstrahlenbündel 28 kann vorliegend das zweite Teilstrahlenbündel 28 ohne Weiteres absepariert werden.
[0082] Es versteht sich jedoch, dass die Winkel a1 und o2 grundsätzlich auch dergestalt gewählt werden können, dass das zweite Teilstrahlenbündel 28 parallel zur Lichteinfallshauptrichtung 18 ausgerichtet ist. [0083] In Fig. 3 ist eine abgewandelte Polarisatoranordnung 24a der in Fig. 2 dargestellten Polarisatoranordnung 24 dargestellt. Hierbei weist das erste Prisma 32 einen ersten Keil 50 (gestrichelt dargestellt) oder das weitere Prisma 34 einen weiteren Keil 52 auf. Der erste Keil 50 und/oder der weitere Keil 52 schließen mit dem ersten Prisma 32 und/oder mit dem weiteren Prisma 34 einen ersten und/oder weiteren Zwischenraum 54, 56 ein, der analog zu den Zwischenräumen 48 zwischen den Prismen 32, 34 bspw. mit einem Optik-Kitt und/oder einem Gas gefüllt ist. Ferner weist der erste Keil 50 eine erste Grenzfläche 58 zum ersten Halbraum 54 auf, und der weitere Keil 52 weist eine weitere Grenzfläche 60 zum zweiten Halbraum 46 auf. Die Grenzfläche 58 des ersten Keils 50 bildet nun die erste Lichteintrittsfläche des ersten Prismas 32, bzw. die Grenzfläche 60 des weiteren Keils 52 bildet nun die weitere Lichtaustrittsfläche 60 des Prismas 34.
[0084] Es versteht sich, dass der erste Keil 52 an das erste Prisma 32, der zweite Keil 52 an das zweite Prisma 34 und/oder das erste Prisma 32 an das zweite Prisma 34 auch angesprengt sein können, wodurch die Zwischenräume 48, 54, 56 im Wesentlichen verschwinden.
[0085] Das Lichtstrahlenbündel 22 wird durch das erste Prisma 32 und das weitere Prisma 34 in ein erstes Teilstrahlenbündel 26a und ein zweites Teilstrahlenbündel 28a aufgespaltet. Durch den ersten Keil 50 und/oder den weiteren Keil 52 wird das Lichtstrahlenbündel 22 und/oder das erste Teilstrahlenbündel 26 und das zweite Teilstrahlenbündel 28 in der jeweiligen Richtung derart abgelenkt, dass das erste Teilstrahlenbündel 26a im Wesentlichen parallel zur Lichteinfallshauptrichtung 18 ausgerichtet ist. Hierbei schließt die Normale der ersten Lichteintrittsfläche 58 und/oder die Normale der weiteren Lichtaustrittsfläche 60 mit der Lichteinfallshauptrichtung 18 den Winkel a1 + 0° und a2 + 0° ein, so dass der erste Keil 50 und der weitere Keil 52 die nicht senkrecht zur Lichteinfallshauptrichtung 18 ausgerichtete erste Lichteintrittsfläche 36 bzw. die weitere Lichtaustrittsfläche 42 des in Fig. 2 beschriebenen Ausführungsbeispiels bilden. Für den Fall, dass das erste Prisma 32 den ersten Keil 50 (gestrichelt dargestellt) und das weitere Prisma 34 den weiteren Keil 52 aufweist, ist das erste Teilstrahlenbündel 26a im Wesentlichen entlang der Lichteinfallshauptrichtung 18 ausgerichtet, und der Verlauf der Teil- Strahlenbündel 26a, 28a gleicht dem Strahlenverlauf der Teilstrahlenbündel 26, 28 in Fig.2.
[0086] Es versteht sich jedoch, dass die erste Lichteintrittsfläche 58 und/oder die letzte Lichtaustritsfläche 60 relativ zur Lichteinfallshauptrichtung 18 auch derart geneigt sein können, dass das zweite Teilstrahlenbündel 28a im Wesentlichen parallel zur Lichteinfallshauptrichtung 18 und das erste Teilstrahlenbündel 26a nicht parallel zur Lichteinfallshauptrichtung 18 orientiert ist. Ferner versteht es sich, dass die Flächen 58, 60 auch in jeder geeigneten Weise relativ zur Lichteinfallshauptrichtung 18 geneigt sein können, um eine gewünschte Orientierung des ersten Teilstrahlenbündels 26a und/oder des zweiten Teilstrahlenbündels 28a zu erzielen.
[0087] Der erste Keil 50 ist aus dem Material des ersten Prismas 32 gefertigt, wobei beide im Wesentlichen die gleiche Kristallorientierung aufweisen. Der zweite Keil 52 ist aus dem Material des weiteren Prismas 34 gefertigt, wobei beide im Wesentlichen die gleiche Kristallorientierung aufweisen. Es versteht sich jedoch, dass die Keile 50, 52 auch aus anderen Materialien bestehen und/oder andere Kristallorientierungen aufweisen können.
[0088] In Fig. 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Polarisatoranordnung 124 dargestellt. Vorliegend ist die Polarisatoranordnung 124 ebenfalls dazu vorgesehen, ein im Wesentlichen unpolarisiertes Lichtstrahlenbündel 22 in ein erstes Teilstrahlenbündel 126, das einen ersten Polarisationszustand aufweist und ein zweites Teilstrahlenbündel 128, das einen zweiten Polarisationszustand aufweist, aufzuspalten. Das Lichtstrahlenbündel 22 wird ebenfalls in Richtung der Lichteinfallshauptrichtung 18 auf die Polarisatoranordnung 124 eingestrahlt. Die Polarisatoranordnung 124 weist ein erstes Prisma 132, ein weiteres Prisma 134 und ein zwischen dem ersten Prisma 132 und dem weiteren Prisma 134 angeordnetes Prisma 133 auf.
[0089] Die Prismen 132, 133, 134 weisen zueinander alternierende Kristallhauptachsen auf, wobei die Kristallhauptachsen der jeweiligen Prismen 132, 133, 134, die als Pfeile bzw. Kreuze in den Abbildungen dargestellt sind und die zuvor bereits beschrie- bene Richtung bezeichnen, senkrecht zur Lichteinfallshauptrichtung 18 orientiert sind. Das erste Prisma 132 weist eine erste Lichteintrittsfläche 136 und eine erste Lichtaustrittsfläche 138 auf, wobei die erste Lichtaustrittsfläche 138 zu einer ersten Lichteintrittsfläche 136a des Prismas 133 direkt benachbart und parallel angeordnet ist.
[0090] Das Prisma 133 weist wiederum eine Lichtaustrittsfläche 138a auf, die direkt benachbart und parallel zu einer weiteren Lichteintrittsfläche 140 des weiteren Prismas 134 angeordnet ist. Das weitere Prisma 134 weist eine weitere Lichtaustrittsfläche 142 auf, die eine Grenzfläche der Polarisatoranordnung 124 zum zweiten Halbraum 46 bildet.
[0091] Zwischen den Lichtaustrittsflächen 138, 138a und den Lichteintrittsflächen 136a, 140 sind Zwischenräume 148, 148a vorhanden, wobei der Zwischenraum 148 mit einem Optik-Kitt gefüllt ist und der Zwischenraum 148a eine Gasfüllung aufweist. Die im ersten Prisma 132 verlaufenden ersten und zweiten Teilstrahlenbündel 126, 128 treffen unter einem Winkelbereich des Brewster-Winkels Θ auf die erste Lichtaustrittsfläche 138, wodurch das erste Teilstrahlenbündel die erste Lichtaustrittsfläche 138 unreflek- tiert passiert, wohingegen das zweite Teilstrahlenbündel teilweise reflektiert wird. Das am ersten und zweiten Prisma 132, 133 aufgespaltete zweite Teilstrahlenbündel 128 weist im zweiten Prisma 133 somit eine im Vergleich zum ersten Prisma 132 verringerte Intensität auf.
[0092] Das zweite Teilstrahlenbündel 128 trifft zudem unter einem Winkel im Winkelbereich der inneren Totalreflektion cpt auf die zweite Lichtaustrittsfläche 138a, wodurch dieser bereits an der Grenzfläche zwischen dem zweiten und dem weiteren Prisma 133, 134 vom ersten Teilstrahlenbündel 126 absepariert wird.
[0093] Die Normale der Lichteintrittsfläche 136 und die Normale der weiteren Lichtaustrittsfläche 142 schließen mit der Lichteinfallshauptrichtung 18 einen Winkel a1 + 0° bzw. einen Winkel a2 + 0° ein. Der Winkel a1 und/oder o2 ist hierbei derart gewählt, dass die Propagationsrichtung des ersten Teilstrahlenbündels 126 im Wesentlichen entlang der Lichteinfallshauptrichtung 18 orientiert ist. Vorzugsweise ist wiederum a1 = α2. Ebenso sind die Lichteintrittsfläche 136 und die Lichtaustrittsfläche 142 bezüglich einer Ebene 147 gegensinnig zueinander geneigt.
[0094] Die Polarisatoranordnung 124 weist somit insgesamt eine ungerade Anzahl von Prismen 132, 133, 134 auf, und, wie Fig. 4 zeigt, bildet die Ebene 147 eine Symmetrieebene, bezüglich der die Polarisatoranordnung 124 spiegelsymmetrisch aufgebaut ist. Die Symmetrieebene 147 geht dabei mittig durch das mittlere Prisma 133 hindurch.
[0095] In Fig. 5 ist eine zu der in Fig. 4 dargestellten Polarisatoranordnung 124 alternative Polarisatoranordnung 124a dargestellt. Hierbei weist das erste Prisma 132 und/oder das weitere Prisma 134 einen ersten Keil 150 und/oder ein weiterer Keil 152 auf. Zwischen dem ersten Prisma 132 und dem ersten Keil 150 und/oder dem weiteren Prisma 134 und dem weiteren Keil 152 ist ein erster und/oder ein weiterer Zwischenraum 154, 156 vorhanden.
[0096] Die Zwischenräume 154, 156 sind, wie in den zuvor beschriebenen Ausführungsformen, durch ein Gas und/oder durch einen Optik-Kitt gefüllt. Die Zwischenräume 148 bzw. 148a sind ebenfalls mit einem Gas und/oder mit einem Optik-Kitt gefüllt. Vorliegend kommt es an der zweiten Lichtaustrittsfläche 138a zu keiner inneren Totalreflektion des zweiten Teilstrahlenbündels 128a. Es versteht sich jedoch, dass die zweite Lichtaustrittsfläche 138a auch derart geneigt sein kann, dass das zweite Teilstrahlenbündel 128a an der zweiten Lichtaustrittsfläche 138a totalreflektiert wird.
[0097] Der erste Keil 150 weist eine erste Grenzfläche 158 zum ersten Halbraum 44 auf, die nun die erste Lichteintrittsfläche bildet. Der weitere Keil 152 weist eine zweite Grenzfläche 160 zum zweiten Halbraum 46 auf, die nun die weitere Lichtaustrittsfläche bildet. Die Normale der ersten Lichteintrittsfläche 158 und die Normale der letzten Lichtaustrittsfläche 160 schließen mit der Lichteinfallshauptrichtung 18 einen ersten Winkel a1 bzw. einen zweiten Winkel a2 ungleich 0° ein. [0098] Die Winkel a1 und/oder a2 sind vorliegend derart gewählt, dass das Lichtstrahlenbündel 22 und/oder das erste Teilstrahlenbündel 126a und das zweite Teilstrahlenbündel 128a derart abgelenkt werden, dass das erste Teilstrahlenbündel im Wesentlichen entlang der Lichteinfallshauptrichtung 18 im zweiten Halbraum 46 propagiert. Vorliegend wurde auf die Darstellung des Verlaufs des Strahlenbündels 22 in der Polarisatoranordnung 124a aus Gründen der Übersichtlichkeit verzichtet.
[0099] Es versteht sich, dass der Winkel a1 und/oder der Winkel a2 auch derart gewählt sein kann, dass das erste Teilstrahlenbündel 126a nicht entlang der Lichteinfallshauptrichtung 18, und das zweite Teilstrahlenbündel 128a entlang der Lichteinfallshauptrichtung 18 propagiert. Es versteht sich zudem, dass die Winkel a1 und/oder a2 auch derart gewählt werden können, dass die Teilstrahlenbündel 126a, 128a eine beliebige Propagationsrichtung im zweiten Halbraum 46 aufweisen.
[00100] Der erste Keil 150 ist aus dem Material des ersten Prismas 132 gefertigt, wobei beide im Wesentlichen die gleiche Kristallorientierung aufweisen. Der zweite Keil 152 ist aus dem Material des weiteren Prismas 134 gefertigt, wobei beide im Wesentlichen die gleiche Kristallorientierung aufweisen. Es versteht sich jedoch, dass die Keile 150, 152 auch aus anderen Materialien bestehen und/oder andere Kristallorientierungen aufweisen können.
[0100] In Fig. 6 ist eine weitere Polarisatoranordnung 224 dargestellt. Die Polarisatoranordnung 224 ist dazu vorgesehen, ein nicht polarisiertes oder lediglich teilweise polarisiertes Lichtstrahlenbündel 22 in ein erstes Teilstrahlenbündel 226 und ein zweites Teilstrahlenbündel 228 aufzuspalten, um die beiden Teilstrahlenbündel 226, 228 unterschiedlicher Polarisation räumlich von einander zu trennen.
[0101] Vorliegend weist das erste Teilstrahlenbündel 226 einen ersten Polarisationszustand und das zweite Teilstrahlenbündel 228 einen zweiten Polarisationszustandauf. Die Polarisatoranordnung 224 weist ein erstes Prisma 232, ein zweites Prisma 233, ein drittes Prisma 233a, ein viertes Prisma 233b und ein weiteres Prisma 234 auf, die entlang der Lichteinfallshauptrichtung 18 angeordnet sind. Die Prismen 232, 233, 233a, 233b, 234 weisen Lichteintrittsflächen 236, 236a, 236b, 236c, 240 und Lichtaustrittsflächen 238, 238a, 238b, 238c, 242 auf.
[0102] Die Ausrichtungen der Kristallhauptachsen der jeweiligen Prismen 232, 233, 233a, 233b, 234 sind, wie bereits vorstehend beschrieben, durch Pfeile bzw. "X" dargestellt. Zwischen den Lichtaustrittsflächen 238, 238a, 238b, 238c und den Lichteintrittsflächen 236a, 236b, 236c, 240 befinden sich dünnspaltige Zwischenräume 248, 248a, 248b, 248c, die, wie bereits in den vorstehenden Ausführungsbeispielen beschrieben, entweder mit einem Gas und/oder mit einem Optik-Kitt gefüllt sind. Wie Fig. 6 zeigt, sind die Lichtaustrittsflächen 238, 238a, 238b, 238c und die Lichteintrittsflächen 236a, 236b, 236c, 240 jeweils unmittelbar benachbarter Prismen 232, 233, 233a, 233b, 234 parallel zueinander.
[0103] Die erste Lichteintrittsfläche 236 und die weitere Lichtaustrittsfläche 242 sind hierbei derart relativ zur Lichteinfallshauptnchtung 18 geneigt, dass die Normale zur Lichteintrittsfläche 236 bzw. die Normale zur Lichtaustrittsfläche 242 mit der Lichteinfallshauptnchtung 18 einen ersten Winkel a1 bzw. einen zweiten Winkel a2 ungleich 0° einschließt. Die Winkel a1 und a2 sind vorzugsweise gleich groß. Die Polarisatoranordnung 224, die somit insgesamt fünf Prismen 232, 233, 233a, 233b, 234 aufweist, ist wie die Polarisatoranordnung 124 in Fig. 4 spiegelsymmetrisch zu einer Symmetrieebene 247 aufgebaut, die mittig durch das mittlere Prisma 233a senkrecht zur Lichteinfallshauptnchtung 18 verläuft.
[0104] Der erste Winkel a1 und/oder der zweite Winkel a2 sind vorliegend derart gewählt, dass das Lichtstrahlenbündel 22, das im ersten Halbraum 44 auf die erste Lichteintrittsfläche 236 trifft, in zwei im zweiten Halbraum 46 propagierende Teilstrahlenbündel 226, 228 aufgespalten wird, wobei das erste Teilstrahlenbündel 226 im Wesentlichen entlang der Lichteinfallshauptnchtung 18 orientiert ist.
[0105] Es versteht sich, dass wie in den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen (Fig. 2, 3 und 5) auch Keile vorgesehen sein können, die die Lichteintrittsfläche 236 und/oder die Lichtaustrittsfläche 242 bilden. [0106] Die Lichtaustrittsflächen 238, 238a, 238b, 238c bzw. die dazu benachbarten und direkt gegenüberliegenden Lichteintrittsflächen 236a, 236b, 236c sind hierbei derart zur Lichteinfallshauptrichtung 18 geneigt, dass das im jeweiligen Prisma propagierende Lichtstrahlenbündel (nicht dargestellt) möglichst unter dem Brewster-Winkel auf die jeweilige Lichtaustrittsfläche 238, 238a, 238b, 238c trifft.
[0107] Es versteht sich, dass die Lichtaustrittsfläche 238c und die dazu benachbarte, direkt gegenüberliegenden Lichteintrittsflächen 236c derart zur Lichteinfallshauptrichtung 18 geneigt sein können (nicht dargestellt), dass das im vierten Prisma propagierende Teilstrahlenbündel 228 an der Lichtaustrittsfläche 238c totalreflektiert wird (vgl. Fig. 4).
[0108] Die Prismen 232, 233, 233a, 233b, 234 weisen Deckflächen 262, 262a, 262b und Bodenflächen 264, 264a, 264b, 264c auf, die eine lichtabsorbierende Schicht zur Absorption von Streulicht, das an den Lichtaustrittsflächen 238, 238a, 238b, 238c der jeweiligen Prismen reflektiert wird, aufweisen.
[0109] Die Lichteintrittsflächen 236, 236a, 236b, 236c, 240 bzw. die Lichteintrittsflächen 238, 238a, 238b, 238c, 242 weisen zudem Antireflexbeschichtungen auf, um die Transmission des durch die Prismenanordnung 224 propagierenden Lichtstrahlenbündels zu erhöhen.
[0110] Es versteht sich, das zwischen dem ersten Prisma 232 und dem weiteren Prisma 234 grundsätzlich beliebig viele Prismen anordenbar sind, vorzugsweise in ungerader Anzahl, wobei die zuvor beschrieben Ausgestaltungen ebenfalls alternativ oder kumulativ bei diesen Prismen Anwendung finden können.
[0111] Die zuvor genannten Maßnahmen können auch bei den zuvor in den Figuren 1 bis 5 beschriebenen Ausführungsbeispielen vorgesehen sein. Dies gilt insbesondere für die Ausrichtung der Lichteintrittsflächen bzw. Lichtaustrittsflächen relativ zur Lichteinfallshauptrichtung 18 unter dem Brewster-Winkel. [0112] Zudem kann auch, falls erforderlich, eine Beschichtung der Deckflächen bzw. Bodenflächen der in den Figuren 1 bis 5 gezeigten Prismen und eine Beschichtung der Lichteintrittsflächen bzw. Lichtaustrittsflächen mit einer Antireflexbeschichtung vorgesehen sein.
[0113] In Fig. 7 und Fig. 8 sind alternative Ausführungsbeispiele der in den Fig. 4 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispiele in einer perspektivischen Teilansicht dargestellt. Diese werden exemplarisch anhand eines Schnitts, der entlang der in Fig. 6 abgebildeten Schnittebene AA verläuft, beschrieben.
[0114] Vorliegend steht die Lichteinfallshauptnchtung 18 senkrecht auf der Schnittebene AA, die das dritte Prisma 233a in zwei Teilabschnitte teilt. An das dritte Prisma 233a grenzt in Lichteinfallshauptnchtung das vierte Prisma 233b und an dieses das weitere Prisma 234 an (vgl. Fig 6).
[0115] Zur Verdeutlichung der Darstellung wurde ohne Beschränkung der Allgemeinheit ein euklidisches Koordinatensystem eingeführt, wobei vorliegend die z- Richtung entlang der Lichteinfallshauptnchtung 18 ausgerichtet ist und die x- und y- Richtung eine Ebene aufspannen, die parallel zur Schnittebene AA und senkrecht zur Lichteinfallshauptnchtung 18 ist (vgl. Fig. 6).
[0116] Die Kristallhauptachsen des dritten Prismas 233a, des vierten Prismas 233b und des weiteren Prismas 234 sind vorliegend ebenfalls im Wesentlichen senkrecht zur Lichteinfallshauptnchtung 18 sowie alternierend in Lichteinfallshauptnchtung 18 angeordnet. Durch diese Art der Anordnung der Kristallhauptachsen ergibt sich für diese ein Rotationsfreiheitsgrad um die Lichteinfallshauptnchtung 18 bzw. um die z-Richtung in der x,y - Ebene, wodurch die Kristallhauptachsen grundsätzlich eine Orientierung aufweisen, die beliebig aber fest in einer beliebigen, zur Schnittebene AA parallelen Ebene orientiert sind.
[0117] Vorliegend sind zwei alternative, in der x,y - Ebene gedrehte Anordnungen der Kristallhauptachsen der jeweiligen Prismen 233a, 233b, 234 durch gestrichelte bzw. durchgezogene Pfeile dargestellt. Die„Verkürzung" der ersten Anordnung (durchgezogene Pfeile) gegenüber der weiteren Anordnung (gestrichelte Pfeile) der Hauptkristallachse des vierten Prismas 233b ergibt sich vorliegend aus der perspektivischen Darstellung. Es versteht sich hierbei, dass bei der Prismenanordnung 224 lediglich eine der Orientierungen der Kristallhauptachsen realisiert ist.
[0118] In Fig. 7 und 8 ist zudem dargestellt, dass die Lichtaustrittsflächen 238b, 238c und die Lichteintrittsflächen 236c, 240 der jeweiligen Prismen 233a, 233b, 234, die direkt zueinander benachbart sind, eine zur Schnittebene AA verkippte Orientierung aufweisen. Die Verkippung ist vorliegend in Fig. 7 durch eine Drehung der Lichtaustrittsflächen 238b, 238c bzw. der Lichteintrittsflächen 236c, 240 um die x-Achse gegeben.
[0119] In Fig. 8 stellt die Verkippung der Lichtaustrittsflächen 238b, 238c bzw. der Lichteintrittsflächen 236c, 240 eine Drehung um die x-Richtung sowie eine Drehung um die y-Richtung dar. Es versteht sich, dass eine Verkippung der Lichtaustrittsflächen 238b, 238c und der Lichteintrittsflächen 236c, 240 auch als Drehung um die x-Richtung, um die y-Richtung und um die z-Richtung realisiert sein kann (nicht dargestellt). Die Lichtaustrittsflächen 238b, 238c sind zudem zu den direkt benachbarten Lichteintrittsflächen 236c, 240 im Wesentlichen parallel orientiert.
[0120] Die Zwischenräume 248b, 248c zwischen dem dritten Prisma 233a und dem vierten Prisma 233b bzw. zwischen dem vierten Prisma 233b und dem weiteren Prisma 234 sind ebenfalls, wie zuvor beschrieben, mit einem Gas oder einem Optik-Kitt gefüllt.
[0121] Die Kristallhauptachsen der jeweiligen Prismen 233a, 233b, 234 können auch zu einer zur Schnittebene AA parallelen Ebene verkippt orientiert sein (nicht dargestellt). Eine Verkippung wird hierbei durch eine Drehung der Kristallhauptachsen um die x- Richtung bzw. um die y-Richtung erreicht.
[0122] Es versteht sich, dass die zuvor gezeigte Verkippung der Lichtaustrittsflächen 238b, 238c bzw. der Lichteintrittsflächen 236c, 240 beliebig auf die in den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen gezeigten Lichtaustrittsflächen und Lichteintrittsflächen übertragbar ist (vgl. Fig. 1 bis 5). Das Gleiche gilt für die Orientierung der Kristallhauptachsen der einzelnen Prismen, die im Wesentlichen senkrecht zur Lichteinfallshauptnchtung 18 orientiert sind und in Lichteinfallshauptnchtung 18 alternierend zueinander orientiert sind, jedoch einen Rotationsfreiheitsgrad um die Lichteinfallshauptnchtung 18 aufweisen, wodurch sie beliebig, aber fest im Wesentlichen in einer zur Schnittebene AA parallelen Ebene orientierbar sind.
[0123] Es versteht sich zudem, dass einzelne Prismen auch an eines der direkt benachbarten Prismen angesprengt werden können, wodurch der üblicherweise bestehende Zwischenraum zwischen den Lichtaustrittsflächen und Lichteintrittsflächen im Wesentlichen verschwindet. Auch eine Kombination von mit Gas gefüllten Zwischenräumen zwischen den einzelnen Prismen, einer Füllung der Zwischenräume mit einem Optik- Kitt und ein Ansprengen der Prismen aneinander, kann in ein und derselben Polarisatoranordnung realisiert sein, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Claims

Patentansprüche
Doppelbrechende Polarisatoranordnung zum räumlichen Trennen von Polarisati- onszuständen eines Lichtstrahlenbündels (22), insbesondere im Spektralbereich unterhalb 300 nm, mit zumindest zwei Prismen (32, 34; 132, 133, 134; 232, 233, 233a, 233b, 234), die ein lichteingangsseitiges erstes Prisma (32; 132; 232) und ein lichtausgangsseitiges weiteres Prisma (34; 134; 234) aufweisen, die entlang einer Lichteinfallshauptnchtung (18) angeordnet sind, wobei das erste Prisma (32; 134; 234) eine erste Lichteintrittsfläche (36; 58; 136; 158; 236) und eine erste Lichtaustrittsfläche (38; 138; 238) und das weitere Prisma (34; 134; 234) eine der ersten Lichtaustrittsfläche (38; 138; 238) zugewandte weitere Lichteintrittsfläche (40; 140; 240) und eine weitere Lichtaustrittsfläche (42; 60; 142; 160; 242) aufweist, wobei die Prismen (32, 34; 132, 133, 134; 232, 233, 233a, 233b, 234) jeweils eine optische Kristallhauptachse aufweisen, die zur Lichteinfallshauptnchtung (18) im Wesentlichen senkrecht orientiert sind, wobei die Kristallhauptachsen zweier benachbarter der Prismen (32, 34; 132, 133, 134; 232, 233, 233a, 233b, 234) zueinander senkrecht orientiert sind, wobei eine Normale der weiteren Lichtaustrittsfläche (42; 60; 142; 160; 242) mit der Lichteinfallshauptnchtung (18) einen Winkel (a2) ungleich 0° einschließt, dadurch gekennzeichnet, dass eine Normale der ersten Lichteintrittsfläche (36; 58; 136; 158; 236) mit der Lichteinfallshauptnchtung (18) einen ersten Winkel (a1 ) ungleich 0° einschließt, und dass die erste Lichteintrittsfläche (36; 58; 136; 158; 236) und die weitere Lichtaustrittsfläche (42; 60; 142; 160; 242) bezüglich einer zur Lichteinfallshauptnchtung senkrechten Ebene (147) gegensinnig zueinander geneigt sind.
Polarisatoranordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der erste Winkel (a1 ) und der Winkel (a2) dem Betrage nach gleich sind.
Polarisatoranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten Prisma (132; 232) und dem weiteren Prisma (134; 234) eine Anzahl n von Prismen (133; 233, 233a, 233b) angeordnet ist, wobei n > 1.
4. Polarisatoranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass n eine ungerade Anzahl ist.
5. Polarisatoranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Prismen (132, 133, 134; 232, 233, 233a, 233b, 234) zusammen eine bezüglich einer zur Lichteinfallshauptrichtung (18) senkrechten mittigen Symmetrieebene spiegelsymmetrische Anordnung zwischen der ersten Lichteintrittsfläche (136; 158; 236) und der weiteren Lichtaustrittsfläche (142; 160; 242) bilden.
6. Polarisatoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Prisma(32; 132) einen ersten Keil (50; 150) und/oder das weitere Prisma (34; 134) einen weiteren Keil (52; 152) aufweist, wobei der erste Keil (50; 150) die erste Lichteintrittsfläche (58; 158) und/oder der weitere Keil (52; 152) die weitere Lichtaustrittsfläche (60; 160) aufweist.
7. Polarisatoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtstrahlenbündel (22) ein erstes Teilstrahlenbündel (26; 126; 226), das einen ersten Polarisationszustand P aufweist, der parallel zur Einfallsebene orientiert ist, und ein zweites Teilstrahlenbündel (28; 128; 228) aufweist, das einen zum ersten Polarisationszustand (P) senkrechten Polarisationszustand (S) aufweist, der senkrecht zur Einfallsebene orientiert ist, wobei der erste Winkel (a1 ) und/oder der weitere Winkel (a2) derart festgelegt ist, dass eines der Teilstrahlenbündel (26; 126; 226, 28; 128; 228) nach Austritt aus der weiteren Lichtaustrittsfläche (42; 60; 142; 160; 242) im Wesentlichen entlang der Lichteinfallshauptrichtung (18) orientiert ist.
8. Polarisatoranordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das
parallel zur Lichteinfallshauptrichtung (18) orientierte Teilstrahlenbündel das erste Teilstrahlenbündel (26; 126; 226) ist.
9. Polarisatoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die sich zugewandten Lichtaustrittsflächen (38; 138, 138a; 238, 238a, 238b, 238c) und Lichteintrittsflächen (40; 136a, 140; 236a, 236b, 236c, 240) unmit telbar benachbarter Prismen (32, 34; 132, 133, 134; 232, 233,233a, 233b, 234) pa rallel zueinander verlaufen.
Polarisatoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die sich zugewandten Lichtaustrittsflächen (38; 138, 138a; 238, 238a, 238b, 238c) und Lichteintrittsflächen (40; 136a, 140; 236a, 236b, 236c, 240) zumindest zweier direkt zueinander benachbarter Prismen (32, 34; 132, 133, 134; 232, 233, 233a, 233b, 234) mit dem Lichtstrahlenbündel (22) einen Winkel in einem Winkelbereich einschließen, der ungleich dem Winkelbereich der inneren Totalreflektion des jeweiligen Prismas ist.
Polarisatoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die sich zugewandten Lichtaustrittsflächen (38; 138, 138a; 238, 238a, 238b, 238c) und Lichteintrittsflächen (40; 136a, 140; 236a, 236b, 236c, 240) zumindest zweier direkt zueinander benachbarter Prismen (32, 34; 132, 133, 134; 232, 233, 233a, 233b, 234) mit dem Lichtstrahlenbündel (22) einen Winkel (Θ) einschließen, der dem Brewster-Winkel des jeweiligen Prismas entspricht.
Polarisatoranordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der sich zugewandten Lichtaustrittsflächen (38; 138, 138a; 238, 238a, 238b 238c) und Lichteintrittsflächen (40; 136a, 140; 236a, 236b, 236c, 240) zumindest zweier direkt zueinander benachbarter Prismen (32, 34; 132, 133, 134; 232, 233, 233a, 233b, 234) mit einem der Teilstrahlenbündel (26; 126; 226, 28; 128; 228) einen Winkel einschließt, der im Winkelbereich (cpt) der inneren Totalreflektion des jeweiligen Prismas liegt.
Polarisatoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die sich zugewandten Lichtaustrittsflächen (38; 138, 138a; 238, 238a, 238b 238c) und Lichteintrittsflächen (40; 136a, 140; 236a, 236b, 236c, 240) zumindest zweier direkt zueinander benachbarter Prismen (32, 34; 132, 133, 134; 232, 233, 233a, 233b, 234) eine um die Lichteinfallshauptrichtung (18) relativ zuei- nander gedrehte und/oder relativ zu einer senkrecht auf der Lichteinfallshauptrich- tung (18) stehenden Ebene verkippte Orientierung aufweisen.
14. Polarisatoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die zueinander und zur Lichteinfallshauptrichtung (18) senkrechten optischen Kristallhauptachsen zumindest zweier direkt aneinander angrenzender Prismen (32, 34; 132, 133, 134; 232, 233, 234) Orientierungen aufweisen, die beliebig aber fest in einer zur Lichteinfallshauptrichtung (18) senkrechten Ebene orientiert sind.
15. Polarisatoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass sich zwischen den Lichtaustrittsflächen (38; 138, 138a; 238, 238a, 238b 238c) und den Lichteintrittsflächen (40; 136a, 140; 236a, 236b, 236c, 240) zumindest zweier direkt zueinander benachbarter Prismen (32, 34; 132, 133, 134; 232, 233, 234) dünnspaltige Zwischenräume (48; 148; 248) befinden, die mit einem Gas oder mit einem Verbindungsmaterial gefüllt sind.
16. Polarisatoranordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Zwischenräume (48; 148; 248) mit dem Verbindungsmaterial, und ein weiterer, dem zumindest einen Zwischenraum entlang der Lichteinfallshauptrichtung 18 nachgeordneter Zwischenraum (48; 148; 248), mit dem Gas gefüllt ist.
17. Polarisatoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas überwiegend ein Inertgas aufweist, und das Verbindungsmaterial einen auf den Brechungsindex der Prismen (32, 34; 132, 133, 134; 232, 233, 234) angepassten Optik-Kitt aufweist.
18. Polarisatoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichteintrittsflächen (36, 40; 136, 140; 236, 240) und/oder die Lichtaustrittsflächen (38, 42; 138, 142, 138a; 238, 242) der Prismen (32, 34; 132, 133, 134; 232, 233, 234) eine Antireflexbeschichtung aufweisen.
19. Polarisatoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Prismen (32, 34; 132, 133, 134; 232, 233, 234) Deckflächen (262) und Bodenflächen (264) aufweisen, die im Wesentlichen parallel zur Lichteinfalls- hauptrichtung (18) ausgerichtet sind, wobei zumindest eines der Prismen (32, 34; 132, 133, 134; 232, 233, 234) an der Deckfläche (262) und/oder der Bodenfläche (264) eine lichtabsorbierende Beschichtung aufweist.
Polarisatoranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Prismen (32, 34; 132, 133, 134; 232, 233, 233a, 233b, 234) und/oder die Keile (50, 52; 150, 152) im Wesentlichen aus Magnesiumfluorid (MgF2) bestehen.
21 . Vorrichtung zum Inspizieren von Halbleiterplatten, insbesondere von Wafern für die Halbleiterindustrie, mit einer Lichtquelle (12), einer Beleuchtungsoptik (14) und einer Abbildungsoptik (16), die entlang einer Lichteinfallshauptrichtung (18) nacheinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsoptik (14) und/oder die Abbildungsoptik (16) eine Polarisatoranordnung (24; 124; 224) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 20 aufweist.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015176050A (ja) * 2014-03-17 2015-10-05 株式会社光学技研 全反射型偏光子

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112839150B (zh) * 2021-01-04 2022-08-23 杭州科汀光学技术有限公司 一种基于Philips棱镜结构的日夜兼用摄像系统及摄像机

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB459171A (en) * 1935-07-03 1937-01-04 Paul Vernon Reveley Improvements in or relating to light-polarising devices
DE2217175A1 (de) 1971-09-01 1973-03-08 Jenoptik Jena Gmbh Polarisationsprisma
JPS59228610A (ja) * 1983-06-10 1984-12-22 Fuji Elelctrochem Co Ltd 偏光プリズム
JPH01241502A (ja) * 1988-03-23 1989-09-26 Namiki Precision Jewel Co Ltd 光アイソレータ用偏光素子
WO1990015357A1 (en) 1989-05-30 1990-12-13 Raymond Hesline Birefringent polarizing device
DE19611037A1 (de) * 1996-03-20 1997-09-25 Heckl Oestreicher Brigitte Dr Polarisierender Strahlteiler auf der Basis von Wollaston-Prismen
JP2000009932A (ja) 1998-06-18 2000-01-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd 偏光プリズム及び偏光露光装置
US20020044354A1 (en) * 2000-07-14 2002-04-18 Hiroyuki Yamamoto Polarizing element and a method for manufacturing the same
US6661577B1 (en) 2002-09-17 2003-12-09 Jds Uniphase Corporation Wavelength-selective laser beam splitter
WO2005085917A1 (en) 2004-03-04 2005-09-15 Nova Measuring Instruments Ltd. Glan-thompson type broadband polarizer device for use in the deep ultraviolet spectral range and method of its manufacture
US20130070331A1 (en) 2011-09-20 2013-03-21 Corning Incorporated Broadband polarization switching

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2437126A (en) * 1948-03-02 Cemented optical element having
FR1453475A (fr) * 1965-08-11 1966-06-03 Centre Nat Rech Scient Polariseur
JPS4816568B1 (de) * 1968-07-05 1973-05-23
US3692385A (en) 1970-06-01 1972-09-19 John George Gievers Rotation sensitive retarder system
US3914018A (en) * 1971-06-01 1975-10-21 Union Carbide Corp Yttrium orthovanadate optical polarizer
JPS5249967B2 (de) * 1973-02-21 1977-12-21
JPS5249967A (en) 1975-10-20 1977-04-21 Mitsui Mfg Metal mold device
JPS5754906A (en) * 1980-09-19 1982-04-01 Ito Koken Kk Polarization prism
DE3206040A1 (de) * 1982-02-19 1983-09-01 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Reflexionsfreier optischer polarisator mit einem prisma
JP2683618B2 (ja) * 1987-07-24 1997-12-03 並木精密宝石株式会社 偏光プリズム
GB2305257B (en) 1995-09-12 1999-08-18 Siemens Plc Improvements in or relating to spectrometers
JPH0980211A (ja) * 1995-09-12 1997-03-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd 一体光学素子とその製造方法
JPH09178940A (ja) * 1995-12-26 1997-07-11 Kyocera Corp 偏光素子
JPH10133202A (ja) * 1996-10-31 1998-05-22 Sumitomo Bakelite Co Ltd 偏光分離・変換素子並びにこれを用いた偏光照明装置および投射型表示装置
JPH11264904A (ja) * 1998-03-17 1999-09-28 Nikon Corp プリズム型光学素子
JP2005326522A (ja) * 2004-05-13 2005-11-24 Nikon Corp 偏光ビームスプリッタ、光分離装置、露光装置、レーザ装置、マスク検査装置、及び高分子結晶の加工装置
EP1598647A1 (de) * 2004-05-19 2005-11-23 Eldim Sa Interferometer und Fourier-Spektrometer
JP2010002846A (ja) * 2008-06-23 2010-01-07 Univ Nagoya 複像偏光素子群
CN102839421B (zh) * 2011-06-21 2015-06-10 中国科学院理化技术研究所 可用于紫外深紫外的硼酸盐双折射晶体及生长方法和用途

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB459171A (en) * 1935-07-03 1937-01-04 Paul Vernon Reveley Improvements in or relating to light-polarising devices
DE2217175A1 (de) 1971-09-01 1973-03-08 Jenoptik Jena Gmbh Polarisationsprisma
JPS59228610A (ja) * 1983-06-10 1984-12-22 Fuji Elelctrochem Co Ltd 偏光プリズム
JPH01241502A (ja) * 1988-03-23 1989-09-26 Namiki Precision Jewel Co Ltd 光アイソレータ用偏光素子
WO1990015357A1 (en) 1989-05-30 1990-12-13 Raymond Hesline Birefringent polarizing device
DE19611037A1 (de) * 1996-03-20 1997-09-25 Heckl Oestreicher Brigitte Dr Polarisierender Strahlteiler auf der Basis von Wollaston-Prismen
JP2000009932A (ja) 1998-06-18 2000-01-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd 偏光プリズム及び偏光露光装置
US20020044354A1 (en) * 2000-07-14 2002-04-18 Hiroyuki Yamamoto Polarizing element and a method for manufacturing the same
US6661577B1 (en) 2002-09-17 2003-12-09 Jds Uniphase Corporation Wavelength-selective laser beam splitter
WO2005085917A1 (en) 2004-03-04 2005-09-15 Nova Measuring Instruments Ltd. Glan-thompson type broadband polarizer device for use in the deep ultraviolet spectral range and method of its manufacture
US20130070331A1 (en) 2011-09-20 2013-03-21 Corning Incorporated Broadband polarization switching

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015176050A (ja) * 2014-03-17 2015-10-05 株式会社光学技研 全反射型偏光子

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