Устройство гомогенизации света, а также способ изготовления устройства
Способ предназначен для изготовления устройства гомогенизации света, имеющего, по меньшей мере, один субстрат (1), по меньшей мере, с одной оптически функциональной поверхностью с большим количеством линзовых элементов (2), имеющих систематические неравномерности поверхности. На первом этапе линзовые элементы (2) формируют, по меньшей мере, в одной оптически функциональной поверхности, по меньшей мере, одного субстрата (1). На следующем этапе по меньшей мере один субстрат (1) разделяют, по меньшей мере, на две части (3, 4), затем, по меньшей мере, две, по меньшей мере, из двух частей, по меньшей мере, одного субстрата (1) при другой ориентации, по меньшей мере, одной из частей (4), снова соединяют. Посредством другой ориентации, по меньшей мере, одной, по меньшей мере, из двух частей предотвращается возможность суммирования отклонений света, вызванных систематическими неравномерностями поверхности, после прохождения через отдельные линзовые элементы частей. Технический результат - повышение эффективности гомогенизации света. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 8 ил.
Предлагаемое изобретение относится к способу в соответствии с ограничительной частью пункта 1 формулы изобретения, а также к устройству в соответствии с ограничительной частью пункта 11 формулы изобретения.
Способ и устройство вышеупомянутого типа известны из DE 10139355 А1. В качестве недостатка у такого рода устройств проявляет себя то обстоятельство, что поверхности линзовых элементов имеют поверхностную шероховатость, которая слишком велика для определенных использований, к примеру, для литографического использования в рамках изготовления микросхем. В частности, такого рода линзовые элементы имеют, в большинстве случаев, систематические неравномерности поверхности, которые снова оказываются на каждом из этих линзовых элементов. Эти микронеровности поверхности или неравномерности поверхности могут при этом приводить к тому, что фактическое строение поверхности желаемых рассчитанных поверхностей отклоняется на несколько десятков нанометров или более. На основании того факта, что у такого рода гомогенизаторов, как правило, свет, который проходит через отдельные линзовые элементы, напластовывается в рабочей плоскости, суммируются также вызванные неравномерностями поверхности помехи распределения интенсивности в рабочей плоскости. В большинстве случаев у гомогенизаторов вышеупомянутого типа отдельные пучки, прошедшие через отдельные линзовые элементы, таким образом напластовываются в рабочей плоскости, что одинаковые места отдельных линзовых элементов вносят свою долю в то же самое место в рабочей плоскости. Благодаря этому, вследствие напластовывания прошедшего через отдельные линзовые элементы света в рабочей плоскости не усредняется систематическая, у всех линзовых элементов периодическая, неравномерность. Напротив, распределение интенсивности гомогенизированного света проявляется в рабочей плоскости, как представлено, к примеру, схематично и утрированно на фиг.7.
Задача предлагаемого изобретения состоит в создании устройства вышеуказанного типа, посредством которого свет может более эффективно гомогенизироваться. Далее должен быть создан способ для изготовления такого рода устройства.
Касательно способа - это достигается посредством способа вышеупомянутого типа с отличительными признаками пунктов 1 и/или 7, а также касательно устройства - посредством устройства вышеупомянутого типа с отличительными признаками пункта 11. Последующие зависимые пункты формулы изобретения касаются предпочтительных вариантов осуществления изобретения.
В соответствии с пунктом 1 предусмотрено, что на одном из этапов способа, по меньшей мере, один субстрат, разделяется, по меньшей мере, на две части, причем на следующем за ним этапе способа, по меньшей мере, две, по меньшей мере, из двух частей, по меньшей мере, одного субстрата при другой ориентации, по меньшей мере, одной из частей снова соединяются. Посредством другой ориентации, по меньшей мере, одной, по меньшей мере, из двух частей может быть предотвращено то обстоятельство, что вызванные посредством систематических неравномерностей поверхности отклонения света, после прохождения через отдельные линзовые элементы частей, суммируются.
К примеру, в соответствии с пунктом 2 после разрезания, по меньшей мере, одна из частей может быть повернута, прежде чем она будет соединена, по меньшей мере, с одной другой частью. К тому же, к примеру, в соответствии с пунктом 3 поворот может быть поворотом на 180°. Посредством такого поворота, таким образом, при определенных обстоятельствах эффект, который вызывается систематическими неравномерностями поворачиваемой части, становится ровно противоположным, так что он уничтожается эффектом, который вызывается при прохождении света через, по меньшей мере, другую, по меньшей мере, из двух частей. Таким образом, имеется возможность достичь очень однородного распределения интенсивности в рабочей плоскости.
В соответствии с пунктом 4 поворот при этом может происходить вокруг оси, которая параллельна среднему направлению распространения гомогенизируемого света.
В соответствии с пунктом 5 возможно, что, по меньшей мере, один субстрат разделяется на более чем две части, в частности на четыре части, или на восемь частей, или на шестнадцать частей, или же также на количество частей, не соответствующее степени от двух. Чем неоднородней попадающий на гомогенизатор свет, тем вероятнее, что субстрат должен быть разложен на большее количество частей, причем затем некоторые из этих частей с другой ориентацией снова должны быть помещены в собираемый субстрат, или некоторые из этих частей должны быть повернуты. Вследствие большого количества по-другому ориентированных частей и при сравнительно большой исходной неоднородности также может быть достигнута эффективная гомогенизация.
В соответствии с пунктом 6, к примеру, возможно, что субстрат разделяется на полосовидные части, которые в первом направлении имеют меньше линзовых элементов, чем в перпендикулярном ему втором направлении.
В соответствии с пунктом 7 предусмотрено, что несколько субстратов разделяются, соответственно, по меньшей мере, на две части и при этом затем части различных субстратов соединяются в новый субстрат. Таким образом, имеется возможность целенаправленно воспринимать влияние на распределение интенсивности в рабочей плоскости, так как различные субстраты могут иметь различные свойства. Посредством такого мероприятия, как в модульной системе, может быть смонтировано устройство для гомогенизации, которое обладает желаемыми свойствами.
В частности, при этом в соответствии с пунктом 8 возможно, что перед сборкой субстрата из частей различных субстратов распределение интенсивности в рабочей плоскости, которого необходимо достичь, анализируется, и на базе данного анализа выбираются ассортимент и ориентация применяемых для сборки частей. К примеру, при этом устройство для гомогенизации может быть приспособлено к большему устройству для освещения рабочей плоскости. В этом устройстве для освещения рабочей плоскости могут быть, к примеру, также расположены сзади, по меньшей мере одного субстрата, линзы Фурье, которые способствуют напластованию проходящего через отдельные линзовые элементы света в рабочей плоскости. Далее в нем могут быть предусмотрены также фокусирующие средства, которые способствуют приданию формы световому лучу или свету. К примеру, устройство для освещения рабочей плоскости может также содержать источники света, такие, к примеру, как эксимерный лазер или устройство полупроводникового лазера. При этом возможно, что в такого рода устройство помещается необработанный субстрат с линзовыми элементами и получаемое с помощью данного необработанного субстрата распределение интенсивности в рабочей плоскости возрастает. Достигаемое с помощью необработанного субстрата сравнительное распределение интенсивности может быть сравнено с желаемым распределением интенсивности, причем тогда, на базе имеющихся данных, через отдельные субстраты части отдельных субстратов соединяются как в головоломке, чтобы получить желаемое распределение интенсивности в рабочей плоскости.
В соответствии с пунктом 11 предусмотрено, что устройство изготовлено посредством способа в соответствии с изобретением. В соответствии с пунктом 12 устройство содержит выполненные в виде цилиндрических линз линзовые элементы. При этом, к примеру, в соответствии с пунктом 13, может быть предусмотрено, что субстрат имеет служащую в качестве входной поверхности оптически функциональную поверхность и служащую в качестве выходной поверхности оптически функциональную поверхность, причем на каждой из этих поверхностей сформирована матрица из цилиндрических линз и причем цилиндрические оси матрицы на входной поверхности расположены перпендикулярно к цилиндрическим осям матрицы на выходной поверхности. Таким образом, посредством соответственно двух противолежащих друг другу скрещенных цилиндрических линз может быть образован один из линзовых элементов. Таким способом образованные линзовые элементы имеют более высокую эффективность относительно пропускной способности линзы.
В соответствии с пунктом 14 возможно, что устройство имеет два субстрата, по меньшей мере, с двумя, в частности четырьмя оптически функциональными поверхностями, причем оба субстрата расположены в направлении распространения гомогенизируемого света на расстоянии друг от друга и последовательно друг за другом. Благодаря такого рода выполнению устройства гомогенизация гомогенизируемого света далее улучшается.
В соответствии с пунктом 15 может быть предусмотрено, что устройство в направлении распространения гомогенизируемого света имеет расположенные сзади, по меньшей мере, одного субстрата, служащие в качестве линзы Фурье линзовые средства, которые могут напластовывать вместе свет, проходящий через отдельные линзовые элементы.
Дальнейшие признаки и преимущества предлагаемого изобретения четко отображены на основании нижеследующего описания предпочтительных примеров осуществления со ссылкой на прилагаемые изображения, на которых показано:
фиг.1 - вид сверху на субстрат для устройства в соответствии с изобретением,
фиг.2 - вид сверху на субстрат после разделения, поворота и сборки,
фиг.3 - вид сверху на субстрат в соответствии с фиг.1 с другими режущими плоскостями,
фиг.4 - вид сверху на субстрат в соответствии с фиг.3 после разрезания, поворота и сборки,
фиг.5 - вид сверху на субстрат в соответствии с фиг.1 с другими режущими плоскостями,
фиг.6 - вид сверху на субстрат в соответствии с фиг.5 после разрезания, поворота и сборки,
фиг.7 - схематичный вид распределения интенсивности проходящего через субстрат света в рабочей плоскости,
фиг.8 - вид распределения интенсивности в рабочей плоскости устройства после разрезания, поворота и сборки субстрата.
Для пояснения на некоторых фигурах нанесена картезианская система координат.
На фиг.1 в качестве примера представлен субстрат 1, который имеет несколько линзовых элементов 2. В представленном примере осуществления нанесены шестьдесят четыре линзовых элемента 2, которые пронумерованы от 1а до 8h. Вполне возможно предусмотреть больше или меньше линзовых элементов. Под линзовыми элементами 2 могут подразумеваться, к примеру, сферические линзовые элементы, которые выполнены на одной или обеих сторонах субстрата 1. Однако вполне возможно также формировать на передней или задней стороне субстрата цилиндрические линзы, которые, к примеру, перекрещены друг с другом. В данном случае, к примеру, на передней стороне цилиндрические линзы могли бы пролегать в направлении Y, то есть, к примеру, в направлении от 1а до 1h. На задней стороне субстрата 1 цилиндрические линзы могли бы пролегать в направлении X, то есть, от 1а до 8а. Вследствие перекрещивания друг с другом цилиндрических линз на передней и задней сторонах могли бы также образоваться шестьдесят четыре представленных линзовых элемента 2.
Далее возможно, что устройство в соответствии с изобретением содержит более одного субстрата соответственно с одной или двумя оптически функциональными поверхностями. Таким образом, к примеру, имеется возможность разместить два субстрата 1 последовательно друг за другом, причем каждый из субстратов на их входной и их выходной поверхностях содержит соответственно перекрещенные друг с другом цилиндрические матрицы.
Линзовые элементы могут быть нанесены, к примеру, на представленный на Фиг.1 субстрат 1 посредством обычных методов, известных из уровня техники. К примеру, здесь учитываются шаги по приданию формы для придания уровней и при этом затем шаги по плавлению для выравнивания поверхностей. Придание формы может осуществляться, к примеру, посредством структурного травления или посредством катодного распыления. Наплавка может осуществляться, к примеру, посредством электронного луча или лазерного луча.
Изображенный на фиг.1 субстрат по способу в соответствии с изобретением разделяется вдоль распространяющейся в плоскости Y-Z разделяющей плоскости 5, к примеру, посредством разрезания на две части 3, 4. При этом затем часть 4 субстрата 1 поворачивается вокруг направления Z, то есть вокруг последующего направления прохождения гомогенизируемого света, на 180°. При этом затем обе части 3, 4 снова соединяются друг с другом. Это взаимное соединение может быть достигнуто посредством склеивания или других подходящих методов соединения. На фиг.2 субстрат представлен после разрезания, поворота части 4 и повторного соединения частей друг с другом. Четко видно, что часть 4 повернута таким образом, что ранее находящийся вверху слева линзовый элемент 5а теперь располагается внизу справа.
Фиг.3 демонстрирует тот же самый субстрат 1, который соответственно согласно варианту способа в соответствии с изобретением разделяется вдоль трех расположенных в плоскостях Y-Z режущих плоскостей 10 на четыре части 6, 7, 8, 9. При этом затем часть 7 и часть 9 соответственно поворачиваются вокруг направления Z на 180°. На фиг.4 субстрат в соответствии с фиг.3 представлен после деления, поворота и сборки. Очевидно, что у части 7 расположенный прежде вверху слева элемент За после сборки располагается внизу справа. Равным образом расположенный прежде у элемента 9 вверху слева элемент 7а расположен теперь внизу справа.
Фиг.5 представляет субстрат 1, который при альтернативном способе может быть разрезан вдоль шести режущих плоскостей 11, 12, 13, 14, 15, 16. При этом режущие плоскости 11, 12, 13 являются плоскостями Y-Z, в то время как режущие плоскости 14, 15, 16 являются плоскостями X-Z. Вследствие разделения субстрата 1 вдоль этих режущих плоскостей 11, 12, 13, 14, 15, 16 получаются шестнадцать частей, которые соответственно содержат четыре линзовых элемента.
Фиг.6 представляет субстрат 1 после разделения в соответствии с фиг.5 и поворота каждой второй части на 180° вокруг направления Z. В представленном на фиг.6 изображении поворачивались соответственно части, которые имеют вверху слева в своем углу линзовые элементы 3а, 7а, 1с, 5c, 3е, 7е, 1g, 5g. Вполне возможно поворачивать другие из линзовых элементов.
В соответствии с изобретением вполне возможно разделять субстрат на различные части вдоль других режущих или разделяющих плоскостей. Далее возможно разделять субстрат на неравные по величине части. Далее возможно в соответствии с изобретением держать на хранении большое количество субстратов разделенных или целиком, так что в соответствии со специфическими требованиями клиентов могут быть собраны желаемые субстраты с желаемыми распределениями интенсивности.
На фиг.7 представлено примерное, утрировано изображенное распределение интенсивности в рабочей плоскости субстрата 1 перед разрезанием, поворотом и сборкой. В частности, очевидно, что распределение интенсивности не полностью однородно, а в левой зоне имеет возвышение 17. Такого рода возвышение 17 может возникать вследствие систематических микронеровностей поверхности отдельных линзовых элементов. К примеру, здесь речь может идти об очень маленьких систематических микронеровностях поверхности отдельных линзовых элементов в диапазоне нескольких десятков нанометров. Изобретение исходит из того, что все без исключения линзовые элементы 2 вносят одинаковый вклад в распределение света в рабочей плоскости. В частности, гомогенизаторы, как правило, собраны так, что проходящие через отдельные линзовые элементы отделенные пучки гомогенизируемого света в рабочей плоскости таким образом напластовываются, что проходящий через одинаковые отрезки отдельных линзовых элементов 2 свет в том же месте способствует распределению интенсивности.
На этом основании изображенное на фиг.7 распределение интенсивности в рабочей плоскости соответствует также распределению интенсивности, которое вносит отдельный линзовый элемент в это распределение интенсивности.
Посредством поворота одной или нескольких частей субстрата поворачивается, таким образом, большая часть линзовых элементов. Как правило, при этом количество повернутых линзовых элементов 2 точно соответствует количеству не повернутых линзовых элементов 2. Таким образом, очевидное из фиг.8 распределение интенсивности получается после сборки отделенных друг от друга частей. Распределение интенсивности 17 не повернутых линзовых элементов 2 теперь компенсируется посредством распределения интенсивности 17' повернутых линзовых элементов, так что получается результирующее распределение интенсивности 18, которое является исключительно однородным.
В соответствии с изобретением вполне возможно достичь других форм, кроме изображенного на фиг.8 прямоугольного распределения интенсивности 18. Здесь, в конце концов, посредством выбора отдельных линзовых элементов или посредством сборки линзовых элементов могут быть созданы субстраты из большого количества уже разрезанных и произвольно повернутых.
Далее имеется возможность анализировать рабочую среду, так как распределение света посредством субстрата после введения линзовых элементов 2 воспринимается в рабочей плоскости и при этом затем анализируется. На основании анализа субстрат может быть собран из различных подходящих частей таким образом, что в рабочей плоскости может быть получено очень однородное распределение. При этом анализ и подборка составляемых частей могут выполняться с помощью соответствующей рабочей компьютерной программы.
Гомогенизируемый свет может быть, к примеру, светом эксимерного лазера или светом устройства полупроводникового лазера.
1. Способ изготовления устройства гомогенизации света, причем устройство имеет, по меньшей мере, один субстрат (1), по меньшей мере, с одной оптически функциональной поверхностью с большим количеством линзовых элементов (2), имеющих систематические неравномерности поверхности, и, причем на первом этапе способа линзовые элементы (2) формируют, по меньшей мере, в одной оптически функциональной поверхности, по меньшей мере, одного субстрата (1), отличающийся тем, что на следующем этапе способа, по меньшей мере, один субстрат (1) разделяют, по меньшей мере, на две части (3, 4, 6, 7, 8, 9), причем на следующем затем этапе способа, по меньшей мере, две, по меньшей мере, из двух частей, по меньшей мере, одного субстрата (1) при другой ориентации, по меньшей мере, одной из частей (4, 7, 9), снова соединяют, причем посредством другой ориентации, по меньшей мере, одной, по меньшей мере, из двух частей может предотвращаться возможность того, что вызванные посредством систематических неравномерностей поверхности отклонения света, после прохождения через отдельные линзовые элементы частей, суммируются.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что после разрезания, по меньшей мере, одну из частей (4, 7, 9) поворачивают, прежде чем ее соединяют, по меньшей мере, с одной другой частью (3, 6, 8).
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что поворот осуществляют на 180°.
4. Способ по п.2, отличающийся тем, что поворот осуществляют вокруг оси, параллельной среднему направлению (Z) распространения гомогенизируемого света.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что, по меньшей мере, один субстрат (1) разделяют на более чем две части.
6. Способ по п.5, отличающийся тем, что, по меньшей мере, один субстрат (1) разделяют на четыре части, или на восемь частей, или на шестнадцать частей, или же также на количество частей, не соответствующее степени от двух.
7. Способ по п.1, отличающийся тем, что субстрат разделяют на полосовидные части (6, 7, 8, 9), которые в первом направлении (X) имеют меньше линзовых элементов (2), чем в перпендикулярном ему, втором направлении (Y).
8. Способ по п.1, отличающийся тем, что несколько субстратов (1) разделяют, соответственно, по меньшей мере, на две части (3, 4, 6, 7, 8, 9) и при этом затем части различных субстратов соединяют в новый субстрат.
9. Способ по п.8, отличающийся тем, что перед сборкой субстрата из частей различных субстратов анализируют достигаемое распределение интенсивности в рабочей плоскости и на базе данного анализа выбирают ассортимент и ориентацию применяемых для сборки частей.
10. Способ по п.1, отличающийся тем, что разделение субстрата осуществляют вдоль ограничительной линии, которая отделяет друг от друга смежные линзовые элементы (2).
11. Способ по п.1, отличающийся тем, что разделение субстрата осуществляют вдоль плоскости, параллельной направлению (Z) распространения гомогенизируемого света.
12. Устройство гомогенизации света, имеющее, по меньшей мере, один субстрат (1) с, по меньшей мере, одной оптически функциональной поверхностью с большим количеством линзовых элементов (2), отличающееся тем, что устройство изготовлено посредством способа в соответствии с пп.1-11.
13. Устройство по п.12, отличающееся тем, что линзовые элементы (2) образованы посредством цилиндрических линз.
14. Устройство по п.13, отличающееся тем, что субстрат (1) имеет служащую в качестве входной поверхности оптически функциональную поверхность и служащую в качестве выходной поверхности оптически функциональную поверхность, причем на каждой из этих поверхностей сформирована матрица из цилиндрических линз, и причем цилиндрические оси матрицы на входной поверхности расположены перпендикулярно к цилиндрическим осям матрицы на выходной поверхности.
15. Устройство по п.12, отличающееся тем, что устройство имеет два субстрата с, по меньшей мере, двумя оптически функциональными поверхностями, причем оба субстрата расположены в направлении (Z) распространения гомогенизируемого света на расстоянии друг от друга и последовательно друг за другом.
16. Устройство по п.12, отличающееся тем, что устройство в направлении распространения гомогенизируемого света имеет расположенные сзади, по меньшей мере, одного субстрата (1), служащие в качестве линзы Фурье линзовые средства, которые могут напластовывать вместе свет, проходящий через отдельные линзовые элементы (2).
