DE10141831A1 - Optisches Bauelement und dessen Herstellungsverfahren - Google Patents
Optisches Bauelement und dessen HerstellungsverfahrenInfo
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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.
Fluoriertes Öl bzw. Fett, hergestellt von den DAIKIN INDUSTRIES
Co., Ltd. (Handelsname: DEMUNAM SERIES).
Fluoriertes Öl bzw. Fett, wie es von der Firma DU PONT angebo
ten wird (z. B. unter dem Handelsnamen KRYTOX).
Fluoriertes Öl bzw. Fett, wie es durch die Firma AUSIMONT SPA
(Handelsname: FOMBLINY) angeboten wird.
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.
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.
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.
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