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DE10141831A1 - Optisches Bauelement und dessen Herstellungsverfahren - Google Patents

Optisches Bauelement und dessen Herstellungsverfahren

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Publication number
DE10141831A1
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Authority
DE
Germany
Prior art keywords
optical elements
optical
optical component
fluorine
organic compound
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE10141831A
Other languages
English (en)
Inventor
Kaisha Topcon Tokio Kabushiki
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Individual
Original Assignee
Individual
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Publication date
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Publication of DE10141831A1 publication Critical patent/DE10141831A1/de
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/20Filters
    • G02B5/208Filters for use with infrared or ultraviolet radiation, e.g. for separating visible light from infrared and/or ultraviolet radiation

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Lenses (AREA)
  • Joining Of Glass To Other Materials (AREA)

Abstract

Ein optisches Bauelement dient für die Verwendung im UV-Bereich und besteht aus einer Vielzahl an optischen Elementen (1, 2), wobei zwischen den optischen Elementen (1, 2) eine organische Verbindung (3) auf Fluor-Basis vorhanden ist (Fig. 1).

Description

Die Erfindung betrifft ein optisches Bauelement für die Verwen­ dung im UV-Bereich und ein Verfahren zum Herstellen eines sol­ chen optischen Bauelements.
Derartige optische Bauelemente finden Einsatz in optischen Transmissionssystemen und bestehen aus zusammengesetzten Lin­ sen, Prismen oder dergleichen.
Die Inspektion eines Wafers oder dergleichen wird üblicherweise mit einer UV-Wellenlängenbreite von 200 nm bis 400 nm in einer Halbleitervorrichtung oder in anderen präzisen Meßvorrichtungen durchgeführt. Zur Farbkonvergenzkorrektur (Achromatismus) in einer solchen Halbleitervorrichtung oder dergl. werden Quarz­ linsen (SiO2) oder Fluorid-Linsen (CaF2) eingesetzt.
Bei dem Aufbauen eines aus mehreren Bauteilen bestehenden opti­ schen Systemes durch gegenseitiges Aneinanderreihen einer Viel­ zahl (zumindest 2) optischer Elemente (z. B. Linsen) wird in den Zwischenraum der optischen Elemente (z. B. der Linsen) ein Kle­ bemittel gebracht, das bspw. aus einem organischen Silikonharz mit der Bezeichnung SILPOT 184, wie es von der Firma DOW CORNING angeboten wird, besteht, um die optischen Elemente (z. B. die Linsen) klebend miteinander zu verbinden, wie das z. B. in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 4-97927 darge­ stellt ist.
Die klebende Verbindung der optischen Elemente wurde auch schon unter Verwendung eines Hyrolysates eines Silikonalkoholates, wie bspw. Ethylensilikat Si5O4(OC2H5)12 oder dergl. durchgeführt, wie dies in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 62-297247 gezeigt ist, oder es wurde ein anorganisches Fluoridsalz wie bspw. Natriumfluorid, Lithiumfluorid, Magnesiumfluorid oder dergleichen verwendet, wie dies in der japanischen Offenle­ gungsschrift Nr. 1-75579 dargestellt ist.
Wird ein derartiges optisches Bauelement insbesondere in einem tiefen UV-Wellenlängenbereich von 200 nm bis 300 nm eingesetzt, wird Ultraviolettstrahlung durch das optische Element bei der Transmission absorbiert, woraus sich das Problem der Ver­ schlechterung der Eigenschaften des optischen Bauelementes ergibt.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein optisches Bauelement zu schaffen, sowie ein Verfahren zu dessen Herstel­ lung, bei dem die Absorption von Ultraviolettstrahlen reduziert ist, um dadurch eine Verschlechterung der Eigenschaften zu verhindern.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß zwischen den optischen Elementen eine organische Verbindung auf Fluor- Basis vorhanden ist.
Beim Verfahren wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Raum zwischen den optischen Elementen mit einer organischen Verbin­ dung auf Fluor-Basis aufgefüllt wird.
Die Erfindung schafft somit eine Verbesserung der Materialien, die zwischen den optischen Elementen vorhanden sind, da die erfindungsgemäßen Materialien wesentlich weniger Ultraviolett­ strahlen im UV-Bereich absorbieren.
Ein vorzugsweises Material, um den Raum zwischen den optischen Elementen aufzufüllen, ist ein fluoriertes Öl bzw. Fett.
Derartige fluorierte Fette oder Öle haben bislang hauptsächlich Verwendung als Hochleistungsschmiermittel gefunden.
Vorzugsweise werden solche fluorierten Öle bzw. Fette einge­ setzt, die Perfluorpolyether sind.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die opti­ schen Elemente umfänglich mit einer Abdichtung versehen, und ein Raum zwischen den optischen Elementen wird bzw. ist durch die organische Verbindung auf Fluor-Basis aufgefüllt.
Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nach­ stehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in den angege­ benen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung einsetzbar sind, ohne den Rahmen der vorlie­ genden Erfindung zu verlassen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beiliegenden Zeich­ nung näher beschrieben und erläutert. Es zeigt die einzige
Fig. 1 schematisch einen Querschnitt durch ein optisches Bauelement entsprechend der vorliegenden Erfindung.
In Fig. 1 ist ein optisches Bauelement dargestellt, das nach einem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt worden ist.
In dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel besteht die optischen Elemente aus zwei Linsen 1 und 2.
Die Linse 1 ist aus einem Fluorid (CaF2) gebildet, und zwar mit einem Durchmesser von etwa 20 mm. Die Linse 2 ist aus einem synthetischen Quarz (SiO2) ebenfalls mit einem Durchmesser von etwa 20 mm hergestellt. Zwischen den Linsen 1 und 2 ist ein Freiraum gelassen, der eine gleichmäßige Stärke aufweist. Die­ ser Raum ist entsprechend einem bevorzugten Ausführungsbeispiel mit fluoriertem Fett bzw. Öl 3 ausgefüllt.
Die Stärke bzw. Dicke des Raumes liegt bei etwa 10 µm bis 20 µm.
Die Oberflächenpräzision der Fluorid-Linse 1 und der Linse 2 aus synthetischem Quarz ist auf etwa 1/20 λ eingestellt, wobei λ für eine Referenzwellenlänge steht und in Bezug auf eine transmittierte UV-Wellenlänge von 200 nm bis 300 nm, bspw. 248 nm, steht. Es sind auch Wellenlängen von 100 nm bis 200 nm, bspw. 193 nm aufgrund von Laserkraft möglich.
Das fluorierte Öl bzw. Fett 3 ist gegenüber einem Excimer-Laser wie bspw. KrF, wie das nachfolgend näher beschrieben wird, widerstandsfähig.
Als fluorierte Öle bzw. Fette 3 können verschiedenartige einge­ setzt werden. Die Verwendung der nachfolgend beschriebenen fluorierten Öle bzw. Fette ist besonders bevorzugt, die Erfin­ dung ist jedoch nicht auf diese eingeschränkt.
Ausführungsbeispiel 1
Fluoriertes Öl bzw. Fett, hergestellt von den DAIKIN INDUSTRIES Co., Ltd. (Handelsname: DEMUNAM SERIES).
Formel 1
Ausführungsbeispiel 2
Fluoriertes Öl bzw. Fett, wie es von der Firma DU PONT angebo­ ten wird (z. B. unter dem Handelsnamen KRYTOX).
Formel 2
Ausführungsbeispiel 3
Fluoriertes Öl bzw. Fett, wie es durch die Firma AUSIMONT SPA (Handelsname: FOMBLINY) angeboten wird.
Formel 3
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel wird ein fluoriertes Öl. bzw. Fett der DAIKIN INDUSTRIES Co., Ltd. ein­ gesetzt.
Die Gesamtdicke der Fluorid-Linse 1, des fluorierten Öls bzw. Fettes 3 und der Linse 2 aus synthetischem Quarz wird auf etwa 5 mm in dem Zustand gebracht, in dem das fluorierte Fett bzw. Öl 3 zwischen die Linsen 1 und 2 gebracht wird, wobei das in Fig. 1 übertrieben dargestellt ist.
Der gesamte Umfang sowohl der Fluorid-Linse 1 als auch der Linse 2 aus synthetischem Quarz wird anschließend mit einem Abdichtmittel 4 abgedichtet, und zwar nachdem das fluorierte Fett bzw. Öl 3 zwischen die Linsen 1 und 2 gefüllt wurde, wie das in Fig. 1 dargestellt ist. Als Abdichtmittel 4 kann ein Klebemittel wie ein Epoxyharzklebemittel, ein Acrylatharzklebe­ mittel, ein Polyesterharzklebemittel, UV-härtbare Klebemittel, im sichtbaren Licht härtbare Klebemittel oder dergleichen ein­ gesetzt werden, die auf einer Folie oder einem Kunststoffband aufgebracht sind. In diesem Fall kann die Fluorid-Linse 1 fest mit der Linse 2 aus synthetischem Quarz verbunden werden, wo­ durch eine Leckage oder ein Auslaufen des fluorierten Öls bzw. Fettes 3 in umfängliche Richtung aus dem Raum zwischen den Linsen 1 und 2 verhindert werden kann.
Es können auch andere organische Verbindungen auf Fluor-Basis als diese fluorierten Öle eingesetzt werden, bspw. AFLOUD (Handelsname der Firma ASAHI GLASS Co., Ltd.) und andere Per­ fluorkohlenstoffe (PFC, wie sie durch die Firma 3M oder durch DU PONT hergestellt werden), die als organische Lösungsmittel eingesetzt werden. Diese können nun dazu herangezogen werden, um optische Bauelemente, die für den UV-Bereich Einsatz finden, herzustellen. Es können auch Fluorkohlenwasserstoffe (HFC) und fluorierte Ether (HFE) oder dergleichen eingesetzt werden.
Versuchsdurchführung
Ein optisches Bauelement, das aus den beiden Linsen 1 und 2 besteht, wurde, wie in Fig. 1 gezeigt, hergestellt. Ein Exci­ mer-Laser, wie bspw. ein KrF-Laser im tiefen UV von 248 nm oder dergleichen emittiert von einer Richtung auf das erfindungsge­ mäße optische Bauelement mit einer Leistung von 3 W/cm2. Die optische Dicke des fluorierten Fettes bzw. Öls 3 war 10 µm und es wurde kaum eine Änderung des Lichtdurchlaßgrades für das fluorierte Fett bzw. Öl 3 beobachtet.
Vergleichsversuch
Ein optisches Bauelement mit derselben Form und denselben Aus­ maßen (bspw. denselben Durchmesser, dieselbe Dicke, denselben Zwischenraum zwischen den. Linsen 1 und 2) wie die optischen Elemente in dem zuvor beschriebenen Versuch wurde durch anein­ anderkleben einer Fluorid-Linse (CaF2) mit einer Linse aus synthetischem Quarz (SiO2) mittels eines Klebemittels bestehend aus einem organischen Silikonharz SILPOT 184, wie es durch DOW CORNING angeboten wird, hergestellt, anstatt das fluorierte Fett bzw. Öl 3 in den Zwischenraum zwischen den Linsen 1 und 2 zu füllen. Ein Excimer-Laser wie bspw. ein KrF-Laser im tiefen UV-Bereich von 248 nm emittiert während 148 Stunden mit einer Leistung von 3 W/cm2 in der gleichen Art und Weise wie beim zuvor beschriebenen Beispiel auf das optische Bauelement des Vergleichsversuches.
Als Folge dieser Bestrahlung hat sich die Schicht des Klebemit­ tels bestehend aus dem organischen Silikonharz SILPOT 184 von DOW CORNING abgeschält, da sie von dem Laserstrahl des Excimer- Lasers verbrannt wurde und geschädigt ist.
Demzufolge wurde aufgrund der erfindungsgemäßen Verwendung einer organischen Verbindung auf Fluor-Basis mit wesentlich geringerer UV-Absorption diese UV-Absorption signifikant redu­ ziert im Vergleich zu einem optischen Bauelement, das gebräuch­ liche Klebemittel verwendet. Ein Verfall oder eine Zerstörung kann in bemerkenswerter Weise verhindert werden. Demzufolge kann auch eine Verschlechterung der Eigenschaften des optischen Bauelementes wegen einer Zerstörung der Klebeverbindung verhin­ dert werden.

Claims (8)

1. Optisches Bauelement für die Verwendung im UV-Bereich, mit einer Vielzahl an optischen Elementen (1, 2), wobei zwi­ schen den optischen Elementen (1, 2) eine organische Ver­ bindung auf Fluor-Basis vorhanden ist.
2. Optisches Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die organische Verbindung ein fluoriertes Öl bzw. Fett (3) ist.
3. Optisches Bauelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die organische Verbindung auf Fluor-Basis ein Perfluorpolyether ist.
4. Optisches Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Elemente (1, 2) umfänglich mit einer Abdichtung (4) versehen sind und daß ein Raum zwischen den optischen Elementen (1, 2) durch die organische Verbindung auf Fluor-Basis aufgefüllt ist.
5. Verfahren zum Herstellen eines optischen Bauelementes für die Verwendung im UV-Bereich, das aus mehreren optischen Elementen (1, 2), insbesondere aus Linsen, Prismen, zusam­ mengesetzt ist, zwischen denen ein Raum vorhanden ist, da­ durch gekennzeichnet, daß der Raum zwischen den optischen Elementen (1, 2) mit einer organischen Verbindung auf Flu­ or-Basis aufgefüllt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als organische Verbindung auf Fluor-Basis ein fluoriertes Öl bzw. Fett (3) verwendet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als organische Verbindung auf Fluor-Basis ein Perfluorpolye­ ther verwendet wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die optischen Elemente umfänglich mit einer Abdichtung (4) versehen werden, und daß ein Raum zwischen den optischen Elementen (1, 2) durch die organi­ sche Verbindung auf Fluor-Basis aufgefüllt wird.
DE10141831A 2000-09-05 2001-08-27 Optisches Bauelement und dessen Herstellungsverfahren Withdrawn DE10141831A1 (de)

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