CN1514260A - 立方体及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

通过使一有涂层棱镜与一无涂层棱镜光学接触，制造一种用于在系统中实现光学功能如分束或偏振或两者的立方体。该有涂层棱镜包括具有交替高折射率材料层和低折射率材料层的介质堆。为了保证该有涂层棱镜与该无涂层棱镜之间可靠的光学接触、低界面反射和良好的输出，在所述介质堆上沉积一接触层。该接触层可以为熔融石英或SiO2，其与构成无涂层棱镜和涂覆层的CaF2材料自然相容。

Description

立方体及其制造方法
发明背景
技术领域
本发明涉及一种立方体及其制造方法。
背景技术
通常，为了制造偏振立方体或分束立方体，使具有涂层(例如介质堆)的棱镜与无涂层的棱镜光学接触(例如，胶合)。在使棱镜光学接触时必须考虑多个参数，以保证它们保持粘合，并且具有一定程度的光学相容性。相容要保证光在胶合表面之间传播时产生最少量的反射。对于为使用较短光波长〔例如，真空紫外(VUV)和深紫外(DUV)光〕的系统制造的立方体而言，粘接和反射问题更加常见。在用于VUV和DUV系统的立方体的情形中，由于性能原因，能用于制造立方体的材料非常有限，并且一般不能光学接触。为了调合这个问题，对于DUV应用必须保持严格的环境参数，与当前接触技术不同。为了克服这些问题，已经研究出各种类型的接触方法。不过，这些方法产生其他问题，如可显著降低系统效果的低输出。例如，在光刻系统中，输出光太弱以至于不能将图案写到基板上。
从而，需要一种制造可用于任何光波长的立方体的方法，其中所胶合的棱镜牢固地光学接触，并且光学相容，基本上消除了胶合面之间的所有反射，并增加使用该立方体的系统中光的输出。
发明内容
本发明的一实施例提供一种制造立方体的方法。该方法包括进行多层涂覆过程以在一棱镜上形成多层涂层的步骤，进行接触层涂覆过程以在该多层涂层顶部形成一接触层涂层的步骤，以及将该棱镜与无涂层棱镜组合的步骤。所述接触层涂覆过层包括形成二氧化硅(SiO2)或熔融石英层作为接触层的步骤。
本发明另一实施例提供一种立方体，该立方体包括一无涂层棱镜和一与该无涂层棱镜组合的有涂层棱镜。该有涂层棱镜包括具有多层涂层的第一涂层部分和形成在该第一涂层部分顶部的第二涂层部分。该第二涂层部分具有一接触层涂层，该接触层涂层可以为SiO2或熔融石英涂层。
根据本发明实施例的方法制造的立方体的优点在于其通过使用接触层能牢固粘合无涂层棱镜与有涂层棱镜，而仍能提供高输出和胶合面之间的低反射。
下面参照附图详细说明本发明的其他实施例、特征和优点，以及本发明各个实施例的结构和操作。
附图简要说明
此处所包含并且构成本说明书一部分的附图，说明本发明，还用于与说明书一起解释本发明的原理，并使本领域技术人员能制造和使用本发明。
图1表示使用根据本发明实施例的立方体的示例场合。
图2表示根据本发明实施例由两块棱镜构成的示例立方体的透视图。
图3为表示用于构成图2立方体的两块棱镜的分解图。
图4为图2-3中两块棱镜其中之一一部分的横截面。
图5表示根据本发实施例形成立方体的部分过程期间所使用的示例性真空室。
图6的流程图描述根据本发明实施例用于形成立方体的过程的方法步骤。
图7表示更加详细的流程图，描述图6的过程中所用的方法步骤。
现在将参照附图说明本发明。在附图中，相同附图标记表示相同或功能相似的元件。此外，附图标记中最左边的数字表示该附图标记首次出现的附图。
发明的详细说明
本发明的实施例提供一种在系统中实现光学功能如分束或偏振或者同时实现分束与偏振的立方体，其通过使有涂层棱镜与无涂层棱镜光学接触制造。有涂层棱镜包括具有交替的高折射率材料层和低折射率材料层的介质堆。为了保证有涂层棱镜与无涂层棱镜之间牢固的光学接触、低界面反射率和良好的输出，将一接触层沉积在所述介质堆上。该接触层可以为熔融石英或二氧化硅(SiO2)，其与组成无涂层棱镜的氟化钙(CaF2)材料具有自然相容性。
图1中表示出使用根据本发明实施例制造出的立方体102的系统100。该系统100包括一通过光束调节器106发光的激光器104，一分划板108和投影光学系统110。在通过投影光学系统110之后，光被立方体102一部分朝向反射器112反射。反射器112使光向回反射，通过立方体102，并且通过晶片组光学系统114，到达晶片116上，以在晶片116上写出图案。虽然所示为光刻场合，不过需要立方体102实现多种光学功能(例如偏振，分束等)的任何系统均属于本发明实施例的范围。
如图2-3所示，根据本发明一实施例，通过将有涂层光学元件200A与无涂层光学元件200B组合而形成立方体102。如图3中更好表示的那样，在下面更详细讨论的光学接触过程中，棱镜200A的表面300与棱镜200B的表面302组合在一起。可以想到在某些实施例中，光学元件200A可以无涂层，光学元件200B可以有涂层。在一实施例中，光学元件200为由CaF2制成的相同尺寸的棱镜，不过其他实施例可利用不同尺寸和成分的棱镜200。在一个实施例中，棱镜200具有大约α1＝α2＝45°，和α3＝90°，而在另一实施例中，棱镜200具有大约α1＝α2＝52°，和α3＝76°。
如从图4可以看出，一个棱镜200A具有沉积在棱镜200A主体402上的介质堆400。介质堆400包括多个交替的高折射率材料层404和低折射率材料层406。在下面更加详细描述的多层涂覆过程604中，这些层404和406被沉积在棱镜200的主体402上。介质堆400可以包含每层为500nm-2微米厚的多(例如20到50)层，取决于该立方体所使用的场合。在某些利用157nm波长光的实施例中，高折射率材料为氟化钆(GdF3)或氟化镧(LaF3)，低折射率材料为氟化镁(MgF3)。在其他利用193nm波长光的实施例中，高折射率材料为氟化钕(NdF3)，低折射率材料为氟化铝(AlF3)。在其他实施例中，可使用与上述材料具有相同特性的其他材料。
继续参见图4，在下面更加详细讨论的接触层沉积过程中，在介质堆400顶部沉积一接触层408。该接触层408可以为熔融石英或SiO2层。该接触层408是一种与无涂层棱镜200B的CaF2材料自然相容的材料。这能在两个棱镜200之间实现牢固的玻璃与玻璃的胶合，同时保证几乎没有界面反射。
现转到图5，表示根据本发明一实施例的真空室500。该真空室500包括一在沉积操作期间支撑棱镜200的镀膜槽(coating nest)502。在不同实施例中，可使用溅射装置504(例如溅射枪)或电子束装置506(例如电子束枪)，或者使用两者来沉积材料，以在有涂层棱镜200A上形成介质堆400和接触层408。应该理解，可使用其他沉积装置形成立方体102。
图6表示根据本发明实施例形成立方体102的方法600。在步骤602，对从制造商处获得的原材料形式的棱镜200A-B进行处理。在步骤604，进行多层涂敷过程，以在有涂层棱镜200A的主体402上形成介质堆400。在步骤606，进行接触层涂敷过程，以在介质堆400上沉积接触层408。在步骤608，进行光学接触过程，将有涂层棱镜200A与无涂层棱镜200B组合。在步骤610结束此方法600。
图7表示根据本发明实施例的方法600的更加详细的方法步骤。在处理步骤602期间，在步骤700获得棱镜200A-B作为原材料。在步骤702，抛光棱镜200A-B直至它们符合终端用户的特定参数(例如波长，尺寸等)。在步骤704清洁棱镜200A-B，并且在步骤706进行检查，以保证它们满足终端用户的技术要求。
在多层涂敷过程604期间，在步骤708把将成为有涂层棱镜的棱镜200A放置在真空室500中。在步骤710进行多层涂敷过程。在此过程期间，交替沉积高折射率材料层404和低折射率材料层406而形成介质堆400。可通过电子束蒸发，离子束溅射，电阻源蒸发，或者任何其他已知沉积方法进行该沉积过程。在步骤721冷却有涂层棱镜200A，并在步骤714进行检查。
在接触层形成过程606期间，在步骤716再次将有涂层棱镜200A放置在真空室500中。在步骤718沉积接触层408(例如熔融石英或SiO2层)。根据立方体102的最终用途选择用于沉积接触层408的特定方法。在终端用户系统使用157nm范围内光的实施例中，利用磁控管溅射过程或离子束溅射过程沉积该接触层408。这就保证通过该立方体102产生高输出的157nm光(即通过立方体102时157nm光的吸收非常少)。如果终端用户不关心输出，则可以使用其他沉积方法(例如电子束蒸发或电阻源蒸发)。在终端用户系统使用193nm范围光的实施例中，将利用电子束蒸发过程沉积该接触层408，获得更好的193nm光输出。再次指出，在不关心输出时，可使用任何沉积方法。在步骤720冷却有涂层棱镜200A，并在步骤722进行检查。
在其他实施例中，有涂层棱镜200A在多层涂敷过程604之后可留在真空室500中。在这些实施例中，可立即进行接触层形成过程606，其间没有插入其他步骤。
在接触过程608期间，在步骤724准备(例如清洁和定位)棱镜200A-B。在步骤726，光学接触棱镜200A-B，以将表面300与302牢固地胶合在一起。在某些实施例中，其通过玻璃与玻璃之间的粘结来实现。在其他实施例中，可使用其他粘结技术。
结论
虽然上面描述了本发明的多个实施例，不过应该理解它们仅是示例性的而非限定。显然本领域技术人员在不偏离本发明精神和范围的条件下，可对形式和细节进行多种改变。因此，本发明的范围不应该受上述任一实施例的限制，而应该仅由下面的权利要求及其等价物限定。

Claims (20)

1.一种制造立方体的方法，包括步骤：
进行多层涂敷过程，以在一棱镜上形成多层涂层；
进行接触层涂敷过程，以在所述多层涂层顶部形成一接触层涂层；以及
将所述棱镜与一无涂层棱镜组合。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述接触层涂敷过程包括形成SiO2层作为所述接触层的步骤。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述接触层涂敷过程包括形成熔融石英层作为所述接触层的步骤。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述接触层涂敷过程包括进行溅射过程形成所述接触层的步骤。
5.如权利要求4所述的方法，其中所述溅射过程为磁控管溅射过程。
6.如权利要求4所述的方法，其中所述溅射过程为离子束溅射过程。
7.如权利要求1所述的方法，其中所述接触层涂敷过程包括进行蒸发过程以形成所述接触层的步骤。
8.如权利要求7所述的方法，其中所述蒸发过程为电子束蒸发过程。
9.如权利要求1所述的方法，其中所述组合步骤包括进行玻璃与玻璃粘结过程的步骤。
10.一种立方体，包括：
一无涂层棱镜；
一与所述无涂层棱镜组合的有涂层棱镜，所述有涂层棱镜包括，
一具有多层涂层的第一涂层部分，和
一形成在所述第一涂层部分顶部的第二涂层部分，所述第二涂层部分具有一接触层涂层。
11.如权利要求10所述的立方体，其中所述接触层涂层为SiO2涂层。
12.如权利要求10所述的立方体，其中所述接触层涂层为熔融石英涂层。
13.如权利要求10所述的立方体，其中该立方体为偏振立方体。
14.如权利要求10所述的立方体，其中该立方体为分束器。
15.一种光学装置，包括：
一无涂层光学元件；
一与所述无涂层光学元件的一个表面结合的有涂层光学元件，该有涂层光学元件包括，
一形成在所述表面上的多层涂层，和
一形成在所述多层涂层上的接触层。
16.如权利要求15所述的装置，其中所述接触层涂层为SiO2涂层。
17.如权利要求15所述的装置，其中所述接触层涂层为熔融石英涂层。
18.如权利要求15所述的装置，其中所述无涂层和所述有涂层光学元件为棱镜。
19.如权利要求15所述的装置，其中所述无涂层光学元件和所述有涂层光学元件组合在一起，以形成一偏振立方体。
20.如权利要求15所述的装置，其中所述无涂层光学元件和所述有涂层光学元件组合在一起，以形成一分束器。
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