DE102007059071A1

DE102007059071A1 - Optical element e.g. illumination lens, manufacturing method for microlithography system, involves manufacturing optical usable surfaces by material processing, where connecting surface cuts continuous optical usable surface

Info

Publication number: DE102007059071A1
Application number: DE200710059071
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Schuster
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2007-12-07
Filing date: 2007-12-07
Publication date: 2009-06-10

Abstract

The method involves providing components e.g. flat-parallel or wedge-shaped or circular plates (1-6), and performing material-fit connection of the components via a connecting surface (8). Continuous optical usable surfaces are manufactured by material processing, where the connecting surface is formed between the components to cut the continuous optical usable surface. The components are connected to a stack (7), and optical elements are detached from the stack, where the components are made of transparent optical materials and are laid together at a joint. An independent claim is also included for an optical element comprising two components.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

GEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION

Die Erfindung betrifft ein optisches Element mit mindestens zwei Komponenten, die durch Temperaturbehandlung stoffschlüssig miteinander verbunden sind, sowie ein entsprechendes Verfahren zur Herstellung eines derartigen optischen Elements und Mikrolithographieanlagen mit entsprechenden optischen Elementen.The The invention relates to an optical element having at least two components, the by material cohesion with each other are connected, and a corresponding method for production such an optical element and Mikrolithographieanlagen with corresponding optical elements.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

Für hochwertige optische Apparaturen und Anordnungen, wie sie beispielsweise bei der Mikrolithographie in Beleuchtungssystemen und Projektionsobjektiven Anwendung finden, sind optische Elemente, wie optische Linsen, Spiegel, Prismen, Strahlteiler und dergleichen erforderlich, die im Hinblick auf die optischen Eigenschaften höchsten Anforderungen genügen müssen. Dazu ist es erforderlich, Material mit engen Spezifikationen und großer Homogenität sowie niedrigen Verunreinigungen oder Einschlüssen einzusetzen. Dies macht naturgemäß die Herstellung derartiger optischer Element aufwändig und teuer. Es ist deshalb erstrebenswert, möglichst wenig dieses teuren Materials zu verwenden.For high-quality optical equipment and arrangements, as for example in microlithography in illumination systems and projection objectives Are optical elements, such as optical lenses, mirrors, Prisms, beam splitters and the like required in terms of on the optical properties highest requirements have to suffice. This requires material with tight specifications and great homogeneity and low impurities or inclusions. This naturally makes the production of such optical element consuming and expensive. It is therefore desirable as little as possible to use this expensive material.

Darüber hinaus beschränken diese hohen Anforderungen an die Eigenschaften des Materials die Designmöglichkeiten für die optischen Elemente da unter Umständen keine geeigneten Herstellungsverfahren vorliegen, die die Herstellung entsprechender optischer Elemente ermöglichen würden. So ist es beispielsweise für optische Linsen nicht möglich, Material höchster Güte mit Dicken im Bereich von mehr als 150 bis 160 mm zu vertretbaren Preisen herzustellen, da aufgrund der Dicke die Gewährleistung der Homogenität über das gesamte optische Element und/oder die Vermeidung von Einschlüssen und dergleichen äußerst aufwändig wird. Entsprechend ist es erforderlich, für ein entsprechendes optisches Element eine Vielzahl von Halbzeugen zu fertigen, bis ein entsprechendes Halbzeug mit den geforderten Eigenschaften in der entsprechenden Dicke zur Verfügung steht. Auch dies macht die Herstellung aufwändig und teuer, da viel überschüssiges Material produziert werden muss.About that In addition, these high demands on the properties limit of the material the design possibilities for the optical elements may not be suitable Manufacturing process, the production of corresponding would enable optical elements. That's the way it is for example, not possible for optical lenses, material highest quality with thicknesses in the range of more than 150 to 160 mm at reasonable prices to produce, because of Thickness ensuring homogeneity the entire optical element and / or the prevention of inclusions and The like becomes extremely expensive. Corresponding it is necessary for a corresponding optical element to produce a variety of semi-finished products until a corresponding Semi-finished product with the required properties in the corresponding Thickness is available. This too makes the production consuming and expensive, as much excess material must be produced.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNGDISCLOSURE OF THE INVENTION

AUFGABE DER ERFINDUNGOBJECT OF THE INVENTION

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von optischen Elementen sowie entsprechende optische Elemente, insbesondere für die Mikrolithographie, bereitzustellen, bei welchen materialsparend entsprechend hochwertige und für die Anforderungen geeignete optische Elemente hergestellt werden können. Außerdem soll die Designvariabilität für die optischen Elemente erweitert werden. Dabei soll das Verfahren selbst einfach anwendbar sein und die hergestellten optischen Elemente ihren übrigen Spezifikationen entsprechen.It It is therefore an object of the invention to provide a process for the preparation of optical elements and corresponding optical elements, in particular for microlithography, in which material saving according to high quality and for the requirements suitable optical elements can be produced. In addition, the design variability for the optical elements are expanded. The process should be itself be easily applicable and the manufactured optical elements their other specifications.

TECHNISCHE LÖSUNGTECHNICAL SOLUTION

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen der Ansprüche 1 oder 3 sowie einem optischen Element mit den Merkmalen der Ansprüche 20 oder 21 und einer Mikrolithographieanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 26. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.These Task is solved by a method with the features of claims 1 or 3 and an optical element with the features of claims 20 or 21 and a Mikrolithographieanlage with the features of claim 26. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.

Die vorliegende Erfindung schlägt zur Lösung oben genannter Aufgaben vor, optische Elemente aus mehreren Komponenten, mindestens zwei Komponenten, aufzubauen, die durch stoffschlüssiges Verbinden zu einer Einheit zusammengefügt werden. Ein entsprechendes stoffschlüssiges Verbinden kann bei optischen Materialien, wie Quarzglas, Kalziumfluorid oder Siliziumdioxid durch Aneinanderlegen von möglichst ebenen Flächen und eine entsprechende Temperaturbehandlung erfolgen. Die Flächen werden zunächst durch die Van-der-Waals-Kräfte gehalten. Durch Erwärmen lässt sich der Verbindungsgrad steigern, es kann zur Ionenbindung kommen. Dieses Verfahren, welches auch als Ansprengen bezeichnet wird, ermöglicht das feste Verbinden von unterschiedlichen aber auch identischen oder nahezu identischen Stoffen.The The present invention proposes the solution above before mentioned tasks, optical components of several components, at least two components, which by cohesive Join together to form a unit. A corresponding cohesive bonding can be used with optical materials, such as quartz glass, calcium fluoride or silicon dioxide by juxtaposition of possible flat surfaces and a corresponding Temperature treatment carried out. The surfaces are first held by the van der Waals forces. Leave by heating increase the degree of connection, it can lead to ionic bonding. This process, which is also referred to as wringing, allows the firm connection of different but also identical or almost identical substances.

Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise in der WO 2005/054953 A2 für die Verbindung eines optischen Elements mit einem Verstärkungselement einer Halterung für das optische Element beschrieben worden. Darüber hinaus gibt es im Stand der Technik Anwendungen, bei denen das Abschlusselement eines Immersionsobjektivs mit einer schützenden Quarzglasplatte versehen wird ( DE 10 2007 039 407 ). In diesem Dokument wird auch beschrieben, dass die stoffschlüssige Verbindung durch Ansprengen mittels nasschemischer Aktivierung der zu verbindenden Oberflächen oder durch ein entsprechendes Vakuumverfahren erfolgen kann. Entsprechend wird der Offenbarungsgehalt der DE 10 2007 039 407 durch Verweis vollständig hierin mit aufgenommen.Such a method is for example in the WO 2005/054953 A2 for the connection of an optical element to a reinforcing element of a holder for the optical element has been described. In addition, there are applications in the prior art in which the terminating element of an immersion objective is provided with a protective quartz glass plate ( DE 10 2007 039 407 ). In this document it is also described that the cohesive connection can be made by wringing by wet-chemical activation of the surfaces to be joined or by a corresponding vacuum method. Accordingly, the disclosure of the DE 10 2007 039 407 fully incorporated herein by reference.

Im Gegensatz zum Stand der Technik, bei dem das durch stoffschlüssige bzw. atomare Verbinden am optischen Element vorgesehene Element entweder als separates Bauteil der Halterung oder als planparallele Platte mit lediglich einer Verbindungsfläche quer zur optischen Achse vorgesehen ist, geht die vorliegende Erfindung einen Schritt weiter. Gemäß der Erfindung wird die stoffschlüssige bzw. atomare Verbindung von Komponenten für die Herstellung eines einzelnen optischen Elements an sich eingesetzt wird. Es wurde nämlich gefunden, dass durch die Herstellung von optischen Elementen aus mindestens zwei oder auch mehreren Komponenten mittels einer stoffschlüssigen bzw. atomaren Verbindung für viele Einsatzzwecke nutzbare optische Elemente erzeugt werden können und gleichzeitig eine große Materialersparnis an teuren und aufwändig herzustellenden optischen Materialien möglich ist.In contrast to the prior art, in which the element provided by cohesive or atomic bonding on the optical element is provided either as a separate component of the holder or as a plane-parallel plate with only one connecting surface transverse to the optical axis, the present invention goes one step further. According to the invention, the cohesive or atomic compound of components for the production of a single optical element is used per se. It has been found that by the production of optical elements of at least two or more components by means of a cohesive or atomic compound usable for many applications optical elements can be generated and at the same time a large material savings in expensive and expensive to manufacture optical materials is possible.

Bei einem derartigen Verfahren bzw. entsprechend hergestellten Komponenten ist es im Gegensatz zum Stand der Technik möglich, dass die Verbindungsfläche zwischen den stoffschlüssig verbundenen Komponenten eine kontinuierlich, über die Verbindungsfläche verlaufende, von den verbundenen Komponenten gemeinsam gebildete optisch nutzbare Fläche schneidet, also mindestens zwei Komponenten, aus denen das optische Element zusammengefügt ist, an mindestens einer der optisch nutzbaren Fläche vorliegen. Entsprechend kann die Verbindungsfläche oder Teile davon der mindestens zwei Komponenten sowohl quer als auch parallel zu einer optischen Achse des optischen Elements bzw. in entsprechenden Winkelbereich dazwischen vorliegen.at Such a method or correspondingly produced components In contrast to the prior art it is possible that the connecting surface between the cohesive connected components a continuous, over the interface extending, commonly formed by the connected components optically usable surface cuts, so at least two components, from which the optical element is joined, at least one of the optically usable surface. Corresponding the connecting surface or parts thereof may be at least two Components both transversely and parallel to an optical axis of the optical element or in the corresponding angular range therebetween available.

Alternativ oder zusätzlich können zwei Verbindungsflächen von miteinander verbundenen Komponenten so im Bezug zur optisch nutzbaren Fläche angeordnet werden, dass die Ver bindungsflächen zumindest teilweise von einem Strahlenbündel, welches die optisch nutzbare Fläche durchstrahlt, ebenfalls durchstrahlt werden.alternative or in addition, two connection surfaces of interconnected components so in relation to the optical be arranged usable area that the United bonding surfaces at least partly by a beam, which is the optical usable area irradiated, also be irradiated.

Mit den vorgeschlagenen Strukturen für den Aufbau eines optischen Elements gibt es eine Vielfalt von Gestaltungsmöglichkeiten, die eine effektive Einsparung von teurem optischem Material ermöglicht.With the proposed structures for the construction of an optical Elements there are a variety of design options, which allows effective saving of expensive optical material.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren können für den Aufbau eines optischen Elements gleiche oder unterschiedliche Komponenten verwendet werden, wobei sich die Unterschiedlichkeit auf die Zusammensetzung, beispielsweise im Bezug auf den Gehalt von Verunreinigungen, den Gehalt von H₂- oder OH-Gruppen oder auf die chemische Grundzusammensetzung beziehen kann. Darüber hinaus können auch entsprechende Eigenschaften wie Homogenität des Materials, Brechungsindex, Spannungsdoppelbrechung, Strahlungsresistenz und dergleichen mit einbezogen werden.In the method according to the invention identical or different components can be used for the construction of an optical element, wherein the difference on the composition, for example with respect to the content of impurities, the content of H ₂ - or OH groups or on the basic chemical composition can relate. In addition, corresponding properties such as material homogeneity, refractive index, stress birefringence, radiation resistance and the like may also be included.

Die stoffschlüssige Verbindung bzw. der Aufbau einer atomaren Verbindung zwischen den Komponenten an einer Verbindungsfläche kann neben dem bereits vorgestellten Ansprengen auch durch andere geeignete stoffschlüssige Verbindungsverfahren erzielt werden.The cohesive connection or the structure of an atomic Connection between the components on a connection surface can in addition to the already presented wringing also by others achieved suitable cohesive bonding method become.

Das vorliegende Verfahren kann insbesondere derart angewandt werden, dass mehrere Komponenten zu einem Stapel verbunden werden, aus welchem mehrere optische Elemente herausgetrennt werden können.The in particular, the present method can be used in such a way that several components are connected to a stack, from which several optical elements can be cut out.

In dem Stapel können unterschiedliche Komponenten vorgesehen werden, beispielsweise Komponenten, die unterschiedliche Brechungsindices aufweisen. In einem derartigen Fall können die Stapel so gebildet werden, dass die Platten sortiert in einer Reihenfolge angeordnet werden, so dass sie in der Stapelfolge aufsteigende oder absteigende Brechungsindizes aufweisen, um die Unterschiede zwischen den einzelnen Komponenten hinsichtlich des Brechungsindex gering zu halten.In the stack can provide different components For example, components that have different refractive indices. In such a case, the stacks may be formed be arranged that sorted the plates in an order so that they are ascending or descending in the stacking sequence Refractive indexes have to show the differences between the individual Components with regard to the refractive index to keep low.

Die Komponenten können durch planparallele oder keilförmige Platten, Ringe oder sonstige an den entsprechenden Stoßflächen vollflächig anliegende Elemente gebildet werden. Die Komponenten, die vorzugsweise als Platten oder kreisförmige Scheiben ausgebildet sein können, können Dicken von weniger als 150 bis 160 mm aufweisen, da dies eine Dicke ist, mit der optische Materialien, wie Quarzglas, Siliziumdioxid oder Kalziumfluorid in einfacher Weise in hoher Qualität hergestellt werden können. Entsprechende Platten oder Scheiben können bis zu einer Stapelhöhe von 175 mm oder mehr, insbesondere 250 mm oder mehr, vorzugsweise 500 mm oder mehr, oder höchst vorzugsweise 700 mm oder mehr gestapelt werden.The Components can be plano-parallel or wedge-shaped Plates, rings or other at the corresponding abutment surfaces all over-fitting elements are formed. The components that preferably formed as plates or circular discs Thicknesses of less than 150 can be up to 160 mm, as this is a thickness with which optical materials, such as quartz glass, silica or calcium fluoride in a simple manner can be produced in high quality. Appropriate Sheets or slices can reach up to a stack height of 175 mm or more, in particular 250 mm or more, preferably 500 mm or more, or most preferably 700 mm or be stacked more.

Vorzugsweise können die im Stapel angeordneten Komponenten bzw. allgemein die Komponenten, die zur Verwendung für die Herstellung des optischen Elements verwendet werden, aus demselben Rohling gewonnen werden, um möglichst gleiche Eigenschaften aufzuweisen.Preferably can be arranged in the stack components or generally the components that are for use in the manufacture of the optical element are obtained from the same blank be as similar as possible.

Der Stapel kann durch eine Temperaturbehandlung zu einem einstückigen Stapel fest verbunden werden, wobei sich die einzelnen Komponenten bzw. Platten stoffschlüssig bzw. atomar verbinden. Die Temperaturbehandlung kann dreistufig mit einer definierten Aufwärmzeit, einer Haltezeit und einer definierten Abkühlzeit vorgesehen sein. Innerhalb der Aufwärmphase und der Abkühlphase können vorbestimmte Aufwärmraten und Abkühlraten eingestellt werden. Die Aufwärmzeit kann eine Stunde bis 10 Tage, insbesondere 3 Stunden bis 3 Tage betragen, während die Haltezeit zwischen einer Stunde und 20 Stunden, insbesondere 2 Stunden bis 15 Stunden betragen kann. Die Abkühlzeit kann in einem Zeitraum von 1 Tag bis 15 Tage, insbesondere 2 Tage bis 10 Tage liegen, um durch eine besonders langsame Abkühlung eine spannungsfreie Erzeugung des optischen Elements zu gewährleisten. Die Temperatur während der Haltezeit kann 700 bis 900°C, insbesondere 750 bis 850°C, vorzugsweise ca. 800°C betragen.The stack can be firmly connected by a temperature treatment to a one-piece stack, with the individual components or plates cohesively or atomically connect. The temperature treatment can be provided in three stages with a defined warm-up time, a holding time and a defined cooling time. Within the warm-up phase and the cool-down phase, predetermined warm-up rates and cooling rates may be set. The warm-up time may be one hour to 10 days, in particular 3 hours to 3 days, while the holding time may be between one hour and 20 hours, in particular 2 hours to 15 hours. The cooling time can be in a period of 1 day to 15 days, especially 2 days to 10 days to ensure a particularly slow cooling a stress-free generation of the optical element. The temperature during the holding time may be 700 to 900 ° C, in particular 750 to 850 ° C, preferably about 800 ° C.

Nach dem Verbinden kann der Stapel durch entsprechende Trennschnitte in unterschiedliche oder gleiche optische Elemente zertrennt werden, wobei gerade oder gewölbte Trennflächen erzeugt werden können. Die gewölbten Trennflächen können überdies eindimensional oder zweidimensional gekrümmt sein. Bei gekrümmten Trennschnitten bzw. Trennschnitten mit gekrümmten Trennflächen ergibt sich der Vorteil, dass das verwendete Material besonders gut genutzt werden kann. So können die gekrümmten Trennschnitte bereits entsprechend der späteren Grundform der optischen Elemente, beispielsweise von Bikonvexlinsen oder Meniskenlinsen ausgeführt werden, so dass der nachfolgende Materialabtrag durch Schleifen und Polieren gering gehalten werden kann.To the stack can be connected by appropriate cuts be divided into different or identical optical elements, wherein straight or curved separating surfaces are generated can. The curved separating surfaces can also be curved one-dimensionally or two-dimensionally. at curved cuts or cuts with curved Dividing surfaces gives the advantage that the used Material can be used particularly well. So can the curved separating cuts already according to the later Basic shape of the optical elements, such as biconvex lenses or meniscus lenses are executed, so that the following Material removal by grinding and polishing are kept low can.

Durch das Zusammenfügen mehrerer Komponenten zu einem optischen Element ist es möglich, aus Komponenten bzw. Platten, Ringen oder dergleichen, die alleine für die Bildung eines bestimmten optischen Elementes von ihrer Dimension her nicht mehr ausreichen würden, gleichwohl vielfach einsatzfähige optische Elemente zu erzeugen. Damit wird vermieden, dass hochwertiges optisches Material, welches ansonsten keine Verwendung mehr finden würde, weiter verwendet werden kann. Darüber hinaus bietet das vorliegende Verfahren die Möglichkeit, optische Element in Dimensionen herzustellen, die ansonsten nicht oder nur schwer möglich wären. So ist es, wie bereits erwähnt, bekannt, bestimmte optische Materialien in einer bestimmten Güte üblicherweise mit vertretbarem Aufwand nur in bestimmten Dicken herstellen zu können. Bei optischen Elementen, die diese Dicken überschreiten, müssen nach dem Stand der Technik große Aufwendungen unternommen werden, um entsprechende Rohlingen bereitstellen zu können. Auch diesem Problem kann mit der vorliegenden Erfindung abgeholfen werden.By assembling multiple components into an optical one Element it is possible from components or plates, rings or the like alone for the formation of a particular optical element are no longer sufficient in their dimension would, however, many times operational optical To create elements. This avoids high quality optical Material that would otherwise no longer be used, can be used further. In addition, that offers present method the possibility of optical element in dimensions that are otherwise difficult or impossible would be possible. So it is, as already mentioned, known, certain optical materials in a certain grade usually produce with reasonable effort only in certain thicknesses can. For optical elements that exceed these thicknesses, In the state of the art, large expenditures have to be made be able to provide appropriate blanks. This problem can also be remedied with the present invention become.

Darüber hinaus bietet die vorliegende Erfindung den Vorteil, dass bei optischen Elementen, die bei ihrem Einsatz lediglich teilweise optisch genutzt werden, durch eine Kombination von verschiedenen Komponenten ein gezielter Materialeinsatz für den optisch genutzten Bereich hergestellt werden kann. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die Herstellung und die Gestaltung des entsprechenden optischen Elements aus mehreren Komponenten so erfolgt, dass der optische Nutzbereich lediglich innerhalb des Bereichs einer Komponente liegt, also insbesondere keine Verbindungsfläche zwischen einzelnen Komponenten im optischen Nutzbereich liegt und/oder keine Überschneidung des optischen Nutzbereichs mit einer Schnittlinie einer Verbindungsfläche mit der optisch nutzbaren Fläche vorliegt.About that In addition, the present invention offers the advantage that in optical Elements that are only partially optically used when used, through a combination of different components a targeted Material used for the optically used area can be. This can be done, for example, that the production and the design of the corresponding optical element of a plurality Components are made so that the optical useful range only within the range of a component, ie in particular no interface between individual components is in the optical range and / or no overlap of the optical working area with a cutting line of a connecting surface is present with the optically usable area.

Damit können optische Elemente geschaffen werden, bei denen in denjenigen Bereichen, in denen bei der Anwendung keine optische Nutzung erfolgen soll, qualitativ niederwertigeres Material eingesetzt werden kann oder das Material zum Teil ganz weggelassen werden kann, während in den optisch genutzten Bereichen gezielt erforderliche optische Materialien vorgesehen werden können. Damit ist die Herstellung von sog. tailored optical elements, also individuell auf die Anwendung zugeschnittenen bzw. angepassten optischen Elementen möglich.In order to optical elements can be created in which those areas in which no optical Use, low-quality material should be used or part of the material may be omitted altogether while specifically required optical in the optically used areas Materials can be provided. This is the production Of so-called tailored optical elements, so individually to the application tailored or adapted optical elements possible.

Derartige optische Elemente lassen sich besonders gut bei der Mikrolithographie und hier insbesondere in der Beleuchtungsoptik, aber auch in der Projektionsoptik einsetzen. Insbesondere in der Beleuchtungsoptik gibt es eine Anzahl von optischen Elementen, die aufgrund der Beleuchtungseinstellung, beispielsweise einer Dipol- oder Quadrupolbeleuchtungseinstellung lediglich in Teilbereichen genutzt werden, sodass eine entsprechende Einsparung möglich ist.such Optical elements are particularly suitable for microlithography and here in particular in the illumination optics, but also in the projection optics deploy. In particular in the illumination optics there are a number of optical elements due to the illumination setting, for example, a dipole or quadrupole illumination setting be used only in sub-areas, so that a corresponding Saving is possible.

KURZBESCHREIBUNG DER FIGURENBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES

Weitere Vorteile, Kennzeichen und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden bei der nachfolgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Zeichnungen deutlich. Die Zeichnungen zeigen hierbei in rein schematischer Weise inFurther Advantages, characteristics and features of the present invention in the following detailed description of embodiments clearly with reference to the attached drawings. The painting show here in a purely schematic way in

1 eine perspektivische Darstellung eines Stapels aus mehreren Platten zur Bildung eines Halbzeugs für die Fertigung von optischen Elementen; 1 a perspective view of a stack of a plurality of plates to form a semifinished product for the production of optical elements;

2 eine Seitenansicht eines Stapels gemäß 1 mit Darstellung der herzustellenden optischen Elemente und möglicher Trennlinien; 2 a side view of a stack according to 1 with representation of the optical elements to be produced and possible dividing lines;

3 einen Stapel gemäß der Darstellung der 1 mit einer Darstellung möglicher gekrümmter Trennschnitte; 3 a stack according to the illustration of 1 with a representation of possible curved separating cuts;

4 einen Stapel zur Herstellung eines Halbzeugs für die Fertigung von optischen Elementen, bei welchen der Stapel aus keilförmigen Platten gebildet ist; 4 a stack for producing a semi-finished product for the manufacture of optical elements, wherein the stack of wedge-shaped plates is formed;

5 eine perspektivische Darstellung eines Rohlings, aus welchem die Platten für die Stapel der 1 bis 4 gewonnen werden können; 5 a perspective view of a blank from which the plates for the stack of 1 to 4 can be won;

6 ein Diagramm bzgl. des Verlaufs des Brechungsindex in einem ersten Stapel; 6 a diagram with respect to the course of the refractive index in a first stack;

7 ein Diagramm zur Veranschaulichung des Verlaufs des Brechungsindex in einem zweiten Stapel; 7 a diagram illustrating the course of the refractive index in a second stack;

8 ein Temperatur-Zeit-Diagramm zur Verdeutlichung der Wärmebehandlung bei der Verbindung der Komponenten in einem Stapel; 8th a temperature-time diagram illustrating the heat treatment in the connection of the components in a stack;

9 eine Darstellung der Bearbeitung eines Halbzeugs aus zwei verbundenen Komponenten zu einem optischen Element; 9 a representation of the processing of a semi-finished product of two connected components to an optical element;

10 in den Teilbildern a) und b) eine seitliche Schnittansicht b) und eine Draufsicht a) auf ein optisches Element aus zwei verbundenen Komponenten mit Darstellung des genutzten optischen Bereichs; 10 in the partial images a) and b) a sectional side view b) and a plan view a) of an optical element of two connected components showing the used optical area;

11 eine Seitenansicht eines optischen Elements aus zwei verbundenen Komponenten; 11 a side view of an optical element of two connected components;

12 in den Teilbildern a) und b) ein weiteres Ausführungsbeispiel für die Herstellung eines optischen Elements b) aus einem Halbzeug mit zwei verbundenen Komponenten a); 12 in the partial images a) and b) a further embodiment for the production of an optical element b) from a semifinished product with two connected components a);

13 eine seitliche Darstellung eines optischen Elements aus zwei verbundenen Komponenten; 13 a side view of an optical element of two connected components;

14 eine perspektivische Darstellung eines optischen Elements aus zwei verbundenen Komponenten mit der Darstellung des optischen Nutzbereichs; und in 14 a perspective view of an optical element of two connected components with the representation of the optical Nutzbereichs; and in

15 eine Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen optischen Elements aus drei verbundenen Komponenten. 15 a side view of another embodiment of an optical element according to the invention of three connected components.

Die 1 zeigt einen Stapel aus kreisrunden Platten 1 bis 6 bzw. Scheiben von etwa gleicher Dicke d, die übereinander angeordnet sind, um einen Stapel 7 zu bilden. Ein derartiger Stapel 7 kann durch einen Wärmebehandlungsprozess, wie er später noch detailliert beschrieben werden wird, zu einem einstückigen Stapel 7 verbunden werden. Dies erfolgt durch eine atomare Verbindung an den Verbindungsflächen 8 zwischen den Platten 1 bis 6. Eine derartige Verbindung von vollflächig eben aneinander liegenden Kristallstrukturen ist auch unter dem Begriff „Ansprengen" bekannt. In der vorliegenden Anmeldung wird dies auch unter dem Begriff „stoffschlüssige Verbindung" subsumiert. Über das explizit hier angesprochene Ansprengen hinaus wird unter dem Begriff „stoffschlüssige Verbindung" auch jede andere geeignete feste Verbindung zwischen optischen Materialien verstanden, welche nicht auf Kraftschluss oder Formschluss beruht. Besonders geeignet ist jedoch das Ansprengen.The 1 shows a stack of circular plates 1 to 6 or slices of about the same thickness d, which are arranged one above the other, around a stack 7 to build. Such a stack 7 can be made into a one-piece stack by a heat treatment process, as will be described in detail later 7 get connected. This is done by an atomic connection at the connection surfaces 8th between the plates 1 to 6 , Such a compound of crystal structures lying all over one another is also known by the term "wringing." In the present application, this is also subsumed under the term "cohesive connection". Beyond the wringing explicitly mentioned here, the term "cohesive connection" also means any other suitable firm connection between optical materials, which does not rely on adhesion or positive locking, but wringing is particularly suitable.

Die 2 zeigt, wie ein derartiger Stapel 7 für die Herstellung von optischen Elementen 9 bis 11 genutzt werden kann. Der Stapel 7 ist wiederum aus Platten bzw. Scheiben 1 bis 6 aufgebaut, die sich jedoch in ihrer Dicke d unterscheiden. Im Gegensatz zu dem Stapel der 1 weist der Stapel 7 der 2 Platten 1 bis 6 auf, die eine unterschiedliche Dicke d aufweisen.The 2 shows how such a stack 7 for the production of optical elements 9 to 11 can be used. The stack 7 is again made of plates or discs 1 to 6 constructed, but differ in their thickness d. Unlike the stack of 1 rejects the stack 7 of the 2 plates 1 to 6 on, which have a different thickness d.

Zwischen den Platten 1 bis 6 liegen wieder Verbindungsflächen 8 vor, an denen die atomare bzw. stoffschlüssige Verbindung zwischen den einzelnen Platten erfolgt. Über die Verbindungsflächen 8 hinweg können aus dem Stapel 7 optische Elemente 9 bis 11 in Form von Konvexlinsen gefertigt werden. Zu diesem Zweck wird der Stapel 7 entlang der gestrichelt dargestellten Trennungslinien 12 getrennt, wobei die Trennflächen 12 gerade und eben verlaufen.Between the plates 1 to 6 are again connecting surfaces 8th at which the atomic or cohesive connection between the individual plates takes place. About the connection surfaces 8th away from the pile 7 optical elements 9 to 11 be made in the form of convex lenses. For this purpose, the stack 7 along the dividing lines shown in dashed lines 12 separated, with the separating surfaces 12 straight and even.

Während das optische Element 9 und das optische Element 11 jeweils aus einem Bereich gefertigt werden, welcher zwei Platten 1 und 2 bzw. 5 und 6 umfasst, erstreckt sich das optische Element 10 über einen Bereich, der insgesamt drei Platten 3 bis 5 umfasst. Entsprechend sind in den späteren optischen Elementen 9 und 11 jeweils eine Verbindungsfläche 8 vorgesehen, während in dem optischen Element 10 zwei Verbindungsflächen 8 vorgesehen sind. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel der 2 verlaufen die Verbindungsflächen 8 quer und im Wesentlichen senkrecht zu der optischen Achse 13 der optischen Elemente 9 bis 11.While the optical element 9 and the optical element 11 each made of one area, which two plates 1 and 2 respectively. 5 and 6 includes, the optical element extends 10 over an area, the total of three plates 3 to 5 includes. Accordingly, in the later optical elements 9 and 11 one connecting surface each 8th provided while in the optical element 10 two connecting surfaces 8th are provided. In the embodiment shown the 2 the connecting surfaces run 8th transverse and substantially perpendicular to the optical axis 13 the optical elements 9 to 11 ,

Die Verbindungsflächen 8 innerhalb der optischen Elemente 9 und 11 schneiden das jeweilige optische Element 9 bzw. 11 an dessen Stirnseite, die parallel zur optischen Achse 13 verläuft. Die Verbindungsflächen 8 der optischen Elemente 9 bzw. 11 schneiden jedoch nicht deren optisch nutzbaren Flächen 14 und 15 (optisches Element 9) bzw. 18 und 19 (optisches Element 11). Lediglich beim optischen Element 10 schneiden die Verbindungsflächen 8 die optisch nutzbaren Flächen 16 und 17 in den Randbereichen.The connecting surfaces 8th within the optical elements 9 and 11 cut the respective optical element 9 respectively. 11 on the front side, which are parallel to the optical axis 13 runs. The connecting surfaces 8th the optical elements 9 respectively. 11 but do not cut their optically usable surfaces 14 and 15 (optical element 9 ) respectively. 18 and 19 (optical element 11 ). Only with the optical element 10 cut the connecting surfaces 8th the optically usable surfaces 16 and 17 in the border areas.

Die 3 zeigt in einer Seitenansicht ein weiteres Beispiel eines Stapels mit verbundenen Platten 1 bis 6, bei denen jedoch die Trennflächen 12, die wiederum strichliniert dargestellt sind, gekrümmt verlaufen. Die Krümmung der Trennflächen 12 kann hierbei eindimensional gekrümmt oder zweidimensional gekrümmt sein, so dass sich beispielsweise eine Zylinderfläche oder eine sphärische oder asphärische oder allgemein 3-dimensionale Fläche ergibt. Durch Trennschnitte 12, wie sie in der 3 gezeigt sind, können beispielsweise sehr materialsparend Meniskenlinsen (nicht dargestellt) aus dem Stapel 7 gewonnen werden, ohne dass es zu einem großen Materialverschnitt kommt. Die gekrümmten Trennflächen lassen sich beispielsweise durch das Kugeltrennschleifen, welches genauer in der DE 102 33 777 A1 beschrieben ist oder durch andere Trennverfahren, bei denen gekrümmte Trennflächen erzeugt werden können, wie beispielsweise durch entsprechende Ätzverfahren.The 3 shows in a side view another example of a stack with connected plates 1 to 6 in which, however, the interfaces 12 , which in turn are shown in dashed lines, curved. The curvature of the interfaces 12 may be one-dimensional curved or curved two-dimensionally, so that, for example, results in a cylindrical surface or a spherical or aspherical or generally 3-dimensional surface. By cuts 12 as they are in the 3 are shown, for example, very material-saving meniscus lenses (not shown) from the stack 7 be obtained without causing a large material waste. The curved parting surfaces can be, for example, by the ball separation grinding, which more precisely in the DE 102 33 777 A1 is described or by other Trennver drive, in which curved separation surfaces can be generated, such as by appropriate etching.

Die 4 zeigt noch ein Beispiel für einen Stapel aus Platten 1 bis 6, die über Verbindungsflächen 8 atomar bzw. stoffschlüssig miteinander verbunden sind. Die bisherigen Platten 1 bis 6 der Ausführungsbeispiele der 1 bis 3 waren jeweils planparallele Platten, während die Platten 1 bis 6 der Ausführungsform der 4 keilförmig sind. Auch derartige Platten können zu einem Stapel 7 verbunden werden, sofern die Platten 1 bis 6 vollflächig an den Verbindungsflächen 8 aufeinander zu liegen kommen, so dass sich eine vollflächige atomare bzw. stoffschlüssige Verbindung ohne Fehlstellen ergibt.The 4 shows another example of a stack of plates 1 to 6 that have connecting surfaces 8th atomic or materially connected to each other. The previous plates 1 to 6 the embodiments of the 1 to 3 were each plane-parallel plates, while the plates 1 to 6 the embodiment of the 4 are wedge-shaped. Also such plates can become a stack 7 connected, provided the plates 1 to 6 over the entire surface at the connecting surfaces 8th come to rest on each other, so that there is a full-surface atomic or cohesive connection without defects.

Durch die unterschiedlich dicken Platten, wie sie in dem Ausführungsbeispiel der 2 dargestellt sind, bzw. die nicht planparallelen Platten 1 bis 6, wie sie in dem Ausführungsbeispiel der 4 Verwendung finden, oder allgemein dünne Platten, können Stapel 7 gebildet werden, bei denen Material eingesetzt werden kann, aus welchem für sich alleine entsprechende optische Elemente nicht mehr gefertigt werden könnten. Damit ergibt sich ein viel effektiverer Materialeinsatz, da die entsprechenden Platten für die Herstellung von optischen Elementen weiter zur Verfügung stehen, während sie ansonsten möglicherweise als Abfall entsorgt werden müssten.Due to the different thickness plates, as in the embodiment of 2 are shown, or the non-plane-parallel plates 1 to 6 as used in the embodiment of 4 Use, or generally thin plates, can stack 7 can be formed, in which material can be used, from which by itself corresponding optical elements could not be made. This results in a much more effective use of materials, since the corresponding plates for the production of optical elements continue to be available, while otherwise they would possibly have to be disposed of as waste.

Darüber hinaus zeigt das Ausführungsbeispiel der 2 auch, dass aus entsprechenden Platten 1 bis 6 mit einer Dicke d, die für die Herstellung bestimmter optischer Elemente 9 bis 11 nicht ausreichend wäre, durch das Verbinden entsprechender Platten eine Dicke erreicht werden kann, die für die Herstellung bestimmter optischer Elemente ausreicht.In addition, the embodiment of the shows 2 also that from appropriate plates 1 to 6 with a thickness d necessary for the manufacture of certain optical elements 9 to 11 would be insufficient, by connecting corresponding plates, a thickness can be achieved, which is sufficient for the production of certain optical elements.

Während die Platten 1 bis 6 aus unterschiedlichem Material gebildet sein können, was beispielsweise die Zusammensetzung anbelangt, den Grad der Verunreinigung, die Dichte, die Anfälligkeit für Degradation während Lichtbestrahlung bzw. allgemein Bestrahlung elektromagnetischer Wellen, Inhomogenitäten, Brechzahl oder andere optische Eigenschaften, etc., kann es vorteilhaft sein, möglichst Platten identischen Materials zu verwenden. Zu diesem Zweck können die einzelnen Platten beispielsweise aus demselben Rohling 20 stammen. Damit wird gewährleistet, dass die Platten 1 bis 4, die aus dem Rohling 20 entnommen werden, weitestgehend identische Eigenschaften aufweisen. Dies ist in 5 gezeigt.While the plates 1 to 6 may be formed of different materials, for example, the composition, the degree of contamination, the density, the susceptibility to degradation during light irradiation, electromagnetic radiation in general, inhomogeneities, refractive index or other optical properties, etc., it may be advantageous if possible to use plates of identical material. For this purpose, the individual plates, for example, from the same blank 20 come. This will ensure that the plates 1 to 4 that from the blank 20 be removed, have largely identical properties. This is in 5 shown.

Sollte eine Verwendung von Platten aus demselben Rohling nicht möglich sein, so bietet es sich an, die Platten entsprechend ihren Eigenschaften in dem Stapel 7 zu sortieren.If it is not possible to use plates from the same blank, it is advisable to place the plates according to their properties in the stack 7 to sort.

Die 6 und 7 zeigen Beispiele hierfür, wie in einem Stapel aus vier Platten 1 bis 4 diese entsprechend ihrer Brechzahl n in aufsteigender Weise, also mit zunehmender Brechzahl, oder in absteigender Weise, also mit abnehmender Brechzahl n (siehe 7) angeordnet werden können. Entsprechend ist in dem Stapel, wie in den 6 und 7 darstellt ist, über die Gesamtdicke des Pakets bzw. Stapels, die auf der x-Achse aufgetragen ist, eine stufenarti ge Zunahme des Brechungsindex n, der auf der y-Achse aufgetragen ist (siehe 6) bzw. eine stufenweise Abnahme des Brechungsindex n (siehe 7) festzustellen.The 6 and 7 show examples of this, as in a stack of four plates 1 to 4 these according to their refractive index n in an ascending manner, that is to say with increasing refractive index, or in a descending manner, that is to say with decreasing refractive index n (see 7 ) can be arranged. Accordingly, in the stack, as in the 6 and 7 is plotted, over the total thickness of the stack, which is plotted on the x-axis, a gradual increase in the refractive index n, which is plotted on the y-axis (see 6 ) or a stepwise decrease of the refractive index n (see 7 ).

Dies gewährleistet, dass die Brechzahlunterschiede gering gehalten werden und große Brechzahlsprünge vermieden werden können.This ensures that the refractive index differences kept low be and large refractive index jumps are avoided can.

Die 8 zeigt in einem Temperatur-Zeit-Diagramm eine typische Temperatur- bzw. Wärmebehandlung für die atomare bzw. stoffschlüssige Verbindung von optischen Materialien, wie z. B. Kalziumfluorid oder Siliziumdioxid.The 8th shows in a temperature-time diagram a typical temperature or heat treatment for the atomic or material connection of optical materials, such. As calcium fluoride or silica.

Der Stapel 7 wird hierbei zunächst in einer ersten Phase aufgewärmt und zwar von der Umgebungstemperatur, also typischerweise Raumtemperatur, bei ca. 20°C bis auf die sog. Ansprengtemperatur von ca. 800°C. Diese erste Phase des Aufwärmens dauert mehrere Stunden bis wenige Tage, so dass die Aufwärmzeit zwischen einer Stunde und 10 Tagen, vorzugsweise 3 Stunden bis 3 Tage liegt. Typischerweise liegt die Aufwärmzeit im Bereich von 2 bis 5 Stunden. Danach schließt sich die Haltezeit an, bei der der zu verbindende Stapel bei der Ansprengtemperatur von ca. 800°C für 2 bis 10 Stunden gehalten wird. Die Haltezeit wird im Wesentlichen davon beeinflusst, inwieweit eine vollflächige Anlage der Verbindungsflächen gegeben ist. Je rauer und unebener die aneinander anliegenden Oberflächen sind, desto länger ist die Haltezeit zu wählen, so dass in Extremfällen auch Haltezeiten zwischen 1 und 20 Stunden möglich sind.The stack 7 is in this case first heated in a first phase and that of the ambient temperature, ie typically room temperature, at about 20 ° C up to the so-called. Ansprengtemperatur of about 800 ° C. This first phase of warming lasts several hours to a few days, so that the warm-up time is between one hour and 10 days, preferably 3 hours to 3 days. Typically, the warm-up time is in the range of 2 to 5 hours. Thereafter, the holding time follows, in which the stack to be connected is held at the Ansprengtemperatur of about 800 ° C for 2 to 10 hours. The holding time is essentially influenced by the extent to which a full-surface contact surface is provided. The rougher and uneven the adjacent surfaces, the longer the holding time to choose, so that in extreme cases, holding times between 1 and 20 hours are possible.

An die Haltezeit schließt sich die dritte Phase, nämlich die Abkühlzeit an, die allgemein mehrere Tage, insbesondere 1 bis 10 Tage, vorzugsweise 2 bis 5 Tage betragen kann. Durch die entsprechend langsame Abkühlung von der Ansprengtemperatur auf die Umgebungstemperatur, also Raumtemperatur bei ca. 20°C wird gewährleistet, dass der Stapel vollständig relaxieren kann und keine inneren Spannungen verbleiben.At the holding time closes the third phase, namely the cooling time, generally several days, in particular 1 to 10 days, preferably 2 to 5 days can be. By the correspondingly slow cooling from the Ansprengtemperatur the ambient temperature, ie room temperature at approx. 20 ° C Ensures that the stack is complete can relax and no internal tensions remain.

Die 9 zeigt in den beiden Teilbildern ein Beispiel für die Herstellung eines optischen Elementes 21 in Form einer Meniskenlinse, welche aus zwei Komponenten 22 und 23 besteht, die entlang einer Verbindungsfläche 8 atomar bzw. stoffschlüssig miteinander verbunden sind. Im linken Teilbild der 9 ist beispielsweise ein Halbzeug 24 gezeigt, wie es nach dem Durchführen eines Trennschnitts entlang der Trennfläche 12 aus einem Stapel 7, beispielsweise durch Kugeltrennschleifen, entstanden ist. Das entsprechende Halbzeug 24 wird durch eine weitere mechanische Bearbeitung mittels Schleifen oder sonstigem geeigneten Materialabtrag in die Form der Meniskenlinse 21 des rechten Teilbildes gebracht.The 9 shows in the two partial images an example of the production of an optical element 21 in the form of a meniscus lens, which consists of two components 22 and 23 that exists along a connecting surface 8th atomic or materially connected to each other. In the left part of the picture 9 is for example a semi-finished product 24 shown as it is after performing a parting cut along the parting surface 12 from a pile 7 , for example, by ball separation, emerged. The corresponding semi-finished product 24 is made by further mechanical processing by grinding or other suitable material removal in the shape of the meniscus lens 21 of the right part of the picture.

Wie sich aus dem rechten Teilbild ergibt, kommt es durch die Materialbearbeitung zur Ausbildung von zwei optisch nutzbaren Flächen 25 und 26, wobei die eine optisch nutzbare Fläche 26 alleine durch die Komponente 23 gebildet ist. Bei der zweiten optisch nutzbaren Fläche 25 werden Teile der optisch nutzbaren Fläche 25 durch die Komponente 23 und andere Teile durch die Komponente 22 gebildet. Entsprechend gibt es an den Punkten 27 und 28 Schnittpunkte der optisch nutzbaren Fläche 25 mit der Verbindungsfläche 8 der Komponenten 22 und 23.As can be seen from the right-hand part of the picture, material processing leads to the formation of two optically usable surfaces 25 and 26 , where the one optically usable surface 26 solely by the component 23 is formed. At the second optically usable area 25 become parts of the optically usable area 25 through the component 23 and other parts through the component 22 educated. Accordingly, there are at the points 27 and 28 Intersections of the optically usable surface 25 with the connection surface 8th of the components 22 and 23 ,

Die Komponente 22 weist beispielsweise einen Brechungsindex n1 auf, während die Komponente 23 einen Brechungsindex n2 aufweist. Durch die Form der Meniskenlinse 21 ergibt sich, dass in den Randbereichen der Meniskenlinse, also in Form eines umlaufenden Ringes, die Komponente 22 mit dem Brechungsindex n1 vorliegt, während im Zentralbereich der Meniskenlinse 21 lediglich die Komponente 23 mit dem Brechungsindex n2 vorliegt. Sofern die Meniskenlinse 21 lediglich in dem Zentralbereich optisch genutzt wird, in welchem die Komponente 23 mit dem Brechungsindex n2 vorliegt, hat die Verbindungsfläche 8 und der unterschiedliche Brechungsindex n1 im Randbereich keinerlei Auswirkung auf die optischen Eigenschaften. Allerdings ist es durch das Verbinden der Komponenten 22 und 23 ermöglicht worden, dass aus der Komponente 23 eine entsprechende Meniskenlinse 21 gefertigt werden konnte, da ansonsten im Randbereich die Komponente 23 für die Herstellung der Meniskenlinse 21 keine ausreichende Dicke aufgewiesen hätte, was zu Problemen bei der Herstellung, insbesondere beim Schleifen und Polieren der optisch nutzbaren Fläche 25, geführt hätte.The component 22 has, for example, a refractive index n1, while the component 23 has a refractive index n2. Due to the shape of the meniscus lens 21 shows that in the edge regions of the meniscus lens, ie in the form of a circumferential ring, the component 22 is present with the refractive index n1, while in the central region of the menisci lens 21 only the component 23 is present with the refractive index n2. Unless the menisci lens 21 is used optically only in the central area, in which the component 23 is present with the refractive index n2, has the bonding surface 8th and the different refractive index n1 in the edge region has no effect on the optical properties. However, it is by connecting the components 22 and 23 that has been made possible from the component 23 a corresponding meniscus lens 21 could be made, otherwise the component in the edge region 23 for the production of the meniscus lens 21 had no sufficient thickness, causing problems in the production, especially when grinding and polishing the optically usable surface 25 , would have led.

Die 10 zeigt in den Teilbildern a) und b) die Meniskenlinse 21 in einer seitlichen Schnittansicht und in einer Schnittansicht entlang der Verbindungslinie 8 aus Teilbild b). Die Schnittansicht a) verdeutlicht, dass ein innerer Bereich 29 gegeben ist, in dem lediglich die Komponente 23 vorliegt, während im äußeren Bereich 30 die Komponenten 22 und 23 mit der Verbindungsfläche 8 vorliegen, die an den Punkten 27 und 28 im Teilbild b) bzw. der Kreislinie mit den Punkten 27 und 28 im Teilbild a) die optisch nutzbare Fläche 25 schneidet.The 10 shows in the partial images a) and b) the menisci lens 21 in a side sectional view and in a sectional view along the connecting line 8th from sub-picture b). The sectional view a) illustrates that an inner region 29 is given, in which only the component 23 present while in the outer area 30 the components 22 and 23 with the connection surface 8th present at the points 27 and 28 in the partial image b) or the circular line with the points 27 and 28 in the partial image a) the optically usable surface 25 cuts.

Ist beispielsweise die Meniskenlinse 21 in einer Pupillenebene oder einer pupillennahen Ebene eines Beleuchtungssystems oder eines Projektionsobjektivs einer Mikrolithographieanlage vorgesehen, so kann eine Intensitätsverteilung der elektromagnetischen Strahlung bzw. des benutzten Lichtes vorliegen, bei welcher lediglich bestimmte Bereiche 31 der Meniskenlinse 21 mit Licht beaufschlagt werden. Bei einer derartigen Pol-Beleuchtung ist es vorteilhaft, bei Komponenten 22 und 23 mit zumindest leicht unterschiedlichen Eigenschaften die Beleuchtungseinstellung so einzustellen, dass die optisch genutzten Bereiche 31 nicht die Bereiche der Schnittlinie zwischen optisch nutzbarer Fläche 25 und Verbindungsfläche 8, also der Kreislinie 27, 28 überschneiden. Auf diese Weise wird vermieden, dass beispielsweise innerhalb eines Beleuchtungspols unterschiedliche Eigenschaften beim Durchtritt des Strahlenbündels durch die Meniskenlinse 21 auftreten.For example, is the menisci lens 21 provided in a pupil plane or near-pupil level of a lighting system or a projection lens of a microlithography, so there may be an intensity distribution of the electromagnetic radiation or the light used, in which only certain areas 31 the meniscus lens 21 be exposed to light. In such pole lighting, it is advantageous in components 22 and 23 with at least slightly different properties to adjust the lighting setting so that the optically used areas 31 not the areas of the intersection between optically usable area 25 and interface 8th that is, the circle 27 . 28 overlap. In this way it is avoided that, for example, within a lighting pole different properties in the passage of the beam through the meniscus lens 21 occur.

Während in der 10 gezeigt worden ist, dass der optische Nutzbereich auf den Randbereich einer Meniskenlinse 21 beschränkt ist, in dem nacheinander die Komponenten 22 und 23 durchstrahlt werden, zeigt die 11 eine Meniskenlinse 21, bei welcher der Nutzbereich im Zentrum vorliegt, also in dem Bereich, in dem lediglich die Komponente 23 vorliegt. Die zweite Komponente 22 im Randbereich der Meniskenlinse 21 der 11 dient lediglich zur Herstellung der optisch nutzbaren Fläche 25, so dass die Komponente 22 Polierüberläufe 32 am Randbereich der optisch nutzbaren Fläche 25 bereitstellt. Zusätzlich kann die Komponente 22 eine Radiusfase 33 ermöglichen.While in the 10 it has been shown that the optical useful area is applied to the edge area of a meniscus lens 21 is limited, in which one after the other components 22 and 23 be irradiated, shows the 11 a menisci lens 21 , in which the useful area is present in the center, ie in the area in which only the component 23 is present. The second component 22 in the edge region of the meniscus lens 21 of the 11 serves only for the production of the optically usable area 25 so the component 22 Polishing overflows 32 at the edge of the optically usable area 25 provides. In addition, the component 22 a radius chamfer 33 enable.

Da bei der Meniskenlinse 21 der Ausführungsform der 11 die Komponente 22 lediglich dazu dient, die Herstellung der Meniskenlinse 21 aus der Komponente 23 mit einem dünneren Ausgangsmaterial herzustellen, kann in diesem Fall die Komponente 22 unterschiedlich zur Komponente 23 gewählt werden und beispielsweise eine schlechtere Qualität aufweisen, da der Bereich der Meniskenlinse 21, in der die Komponente 22 vorliegt, nicht für die optische Nutzung vorgesehen ist. Auf diese Weise lässt sich insbesondere teueres Material einsparen.As with the menisci lens 21 the embodiment of the 11 the component 22 merely serves to make the meniscus lens 21 from the component 23 With a thinner starting material, in this case, the component 22 different from the component 23 be selected and, for example, have a lower quality, since the area of the meniscus lens 21 in which the component 22 is not intended for optical use. In this way, especially expensive material can be saved.

Die 12 zeigt in den Teilbildern a) und b) die Herstellung der Meniskenlinse 21, wie sie in der 11 dargestellt ist, aus einer ringförmigen Komponente 22 und einer plattenförmigen Komponente 23. In 12a) ist eine Schnittansicht eines Rings 22 dargestellt, bei dem durch die strichlinierte Darstellung die Aussparung im Zentralbereich deutlich wird. Der Ring 22 ist mit einer seiner Stirnseiten vollflächig an der Scheibe bzw. Platte 23 angelegt und über die entsprechende Verbindungsfläche 8 mit der Komponente 23 beispielsweise durch Ansprengen verbunden. Durch Materialbearbeitung wird aus dem Halbzeug des Teilbilds a) der 12 die Meniskenlinse 21 des Teilbilds b) der 12 gefertigt, wobei die Komponente 22 im Randbereich zur Hilfestellung bei der Bearbeitung der nutzbaren optischen Fläche 25, also als Polierüberlauf dient. Im Zentrum der Meniskenlinse 21 ist ein optisch nutzbarer Bereich vorgesehen, dessen Durchmesser mit N bezeichnet ist. In diesem Bereich liegt weder eine Verbindungsfläche 8 noch ein Schnittbereich einer Verbindungsfläche 8 mit einer optisch nutzbaren Fläche 25, 26 vor, so dass in diesem Bereich die Meniskenlinse, obwohl aus zwei Komponenten 22 und 23 gefertigt, für das Licht bzw. die elektromagnetische Strahlung wie eine einstückige Meniskenlinse 21 erscheint.The 12 shows in the partial images a) and b) the preparation of the meniscus lens 21 as they are in the 11 is shown, from an annular component 22 and a plate-shaped component 23 , In 12a ) is a sectional view of a ring 22 represented, in which by the dashed representation, the recess in the central area is clear. The ring 22 is with one of its front sides over the entire surface of the disc or plate 23 created and via the corresponding interface 8th with the component 23 for example, connected by wringing. By material processing is from the semifinished product of the partial image a) 12 the menisci lens 21 of the partial image b) the 12 manufactured, whereby the component 22 in the edge area to assist in the processing of the usable optical surface 25 , so serves as a polishing overflow. In the center of the meniscus lens 21 an optically usable area is provided, the diameter of which is denoted by N. There is no interface in this area 8th another intersection of a connection surface 8th with an optically usable surface 25 . 26 before, so in this area the menisci lens, although of two components 22 and 23 manufactured for the light or the electromagnetic radiation such as a one-piece menisci lens 21 appears.

Die 13 zeigt in einer Seitenansicht ein weiteres Beispiel für ein optisches Element, welches erfindungsgemäß aus zwei Komponenten gefertigt ist. Die in 13 dargestellte Bikonvexlinse weist die beiden Komponenten 41 und 42 auf, welche über die Verbindungsfläche 8 miteinander verbunden sind, wobei die Verbindungsfläche 8 wie in den vorangegangenen Beispielen nicht quer zur optischen Achse des entsprechenden optischen Elements verläuft, sondern parallel oder schräg zu der optischen Achse (nicht gezeigt) des optischen Elements 40.The 13 shows a side view of another example of an optical element, which is made according to the invention of two components. In the 13 Biconvex lens shown has the two components 41 and 42 on which over the interface 8th connected to each other, wherein the connecting surface 8th as in the previous examples, is not transverse to the optical axis of the corresponding optical element, but parallel or oblique to the optical axis (not shown) of the optical element 40 ,

Bei dem Ausführungsbeispiel der 13 entsprechen die Bereiche der unterschiedlichen Komponenten 41 und 42 des optischen Elements 40 auch den Bereichen der optischen Nutzung und Nichtnutzung. Dies ist in 14 in einer perspektivischen Darstellung des optischen Elements 40 gezeigt. Der optische Nutzbereich 43 ist auf die Komponente 41 beschränkt bzw. einen Teilbereich davon, ohne die Verbindungsfläche 8 zwischen den Komponenten 41 und 42 zu überschneiden. Entsprechend kann die Komponente 41 aus einem Material mit hoher Qualität beispielsweise bzgl. der Zusammensetzung, Verunreinigungen, Homogenität, Wasserstoff-, OH-Gehalt usw. sein, die den Anforderungen an die optischen Eigenschaften für das optische Element 40 genügt, während die Komponente 42 eine geringere Qualität aufweisen kann, da die Komponente 42 lediglich zur Vervollständigung des optischen Elements 40 gemäß einer aus dem optischen Nutzbereich erwarteten Form dient. Eine derartige Ergänzung durch eine Komponente 42 minderer Qualität ist insbesondere im Hinblick auf die vereinfachte Herstellung bei der Materialbearbeitung und der Oberflächenbearbeitung durch Schleifen, Polieren usw. vorteilhaft. Allerdings zeigt das Ausführungsbeispiel der 15, dass es auch möglich ist mit dem vorgestellten Konzept der Erfindung ein optisches Element 50 herzustellen, bei welchem die Materialeinsparung dahingehend optimiert ist, dass lediglich die für die optische Nutzung erforderlichen Bereiche vorgesehen sind. So besteht das optische Element 50 in Form einer Meniskenlinse aus drei Komponenten 52, 53 und 54. Die Komponenten 52 und 54 stellen die optisch nutzbaren Flächen 55 und 56 bereit, die gleichzeitig im Wesentlichen dem optischen Nutzbereich entsprechen. Der optische Nutzbereich kann geringfügig kleiner sein als die Größe der optisch nutzbaren Flächen 55 und 56, um Randeffekte zu vermeiden.In the embodiment of the 13 correspond to the areas of different components 41 and 42 of the optical element 40 also the areas of optical use and non-use. This is in 14 in a perspective view of the optical element 40 shown. The optical useful area 43 is on the component 41 limited or a portion of it, without the connection surface 8th between the components 41 and 42 to overlap. Accordingly, the component 41 from a material of high quality, for example, in terms of composition, impurities, homogeneity, hydrogen, OH content, etc., which meets the optical property requirements for the optical element 40 is enough while the component 42 may have a lower quality as the component 42 only to complete the optical element 40 according to a form expected from the optical working range. Such a supplement through a component 42 Inferior quality is particularly advantageous in view of the simplified production in the material processing and surface processing by grinding, polishing, etc. However, the embodiment of the shows 15 in that it is also possible with the presented concept of the invention an optical element 50 in which the material saving is optimized so that only the areas required for optical use are provided. So is the optical element 50 in the form of a meniscus lens of three components 52 . 53 and 54 , The components 52 and 54 represent the optically usable surfaces 55 and 56 ready, which at the same time essentially correspond to the optical working area. The optical useful area may be slightly smaller than the size of the optically usable areas 55 and 56 to avoid edge effects.

Der übrige Teil der Meniskenlinse 50, deren fiktive Außenkontur strichliniert dargestellt ist, ist eingespart, da für die optische Nutzung sowieso nicht erforderlich. Stattdessen ist eine planparallele Platte 53 als dritte Komponente vorgesehen, die lediglich einen Teil der Meniskenlinse 50 gemäß der zu erwartenden Außenkontur 51 abdeckt, um beispielsweise in eine Halterung eines Objektivs oder einer sonstigen Optik aufgenommen werden zu können.The remainder of the meniscus lens 50 , whose fictitious outer contour is shown in dashed lines, is saved, as for the optical use anyway not required. Instead, it is a plane-parallel plate 53 provided as a third component, which only a part of the menisci lens 50 according to the expected outer contour 51 covering, for example, to be included in a holder of a lens or other optics.

Die beschriebenen optischen Elemente können insbesondere in Mirkolithographieanlagen und dort insbesondere in Beleuchtungssystemen aber auch in Projektionsobjektiven Verwendung finden. Entsprechende Mikrolithographieanlagen können vielfältige Formen aufweisen und sind dem Fachmann allgemein bekannt, so dass auf eine explizite Darstellung einer Mikrolithographieanlage auch in schematischer Form verzichtet wird.The described optical elements may in particular Mirkolithographieanlagen and there especially in lighting systems but also in projection lenses use. Appropriate Microlithography equipment can take many forms and are generally known to those skilled in the art, so that a Explicit representation of a microlithography system also in schematic Form is omitted.

Obwohl die vorliegende Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen detailliert im Bezug auf Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist, ist für den Fachmann selbstverständlich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern dass vielmehr Änderungen oder Abwandlungen, beispielsweise durch unterschiedliche Kombination aller vorgestellter Einzelmerkmale oder Weglassen bestimmter Merkmale möglich sind, ohne den Schutzbereich der beigefügten Ansprüche zu verlassen.Even though the present invention with reference to the accompanying drawings described in detail with reference to embodiments is obvious to a person skilled in the art, that the present invention is not limited to these embodiments is limited, but that rather changes or Modifications, for example, by different combination all presented individual characteristics or omission of certain characteristics possible are without the scope of the appended claims to leave.

Insbesondere beansprucht die vorliegende Erfindung die Kombination aller vorgestellten Einzelmerkmale einschließlich der Kombination unterschiedlicher Ausführungsbeispiele.Especially The present invention claims the combination of all presented Individual characteristics including the combination of different Embodiments.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 2005/054953 A2 [0007]
- DE 102007039407 [0007, 0007]
- DE 10233777 A1 [0045]

Claims

Method for producing an optical element ( 9 . 10 . 11 ; 21 ) comprising: - providing a first component and at least one second component, - integrally joining the at least two components ( 1 to 6 ) via a connection surface ( 8th ), characterized by - production of an optically usable surface ( 16 . 17 ; 25 . 26 ) by material processing, wherein the bonding surface ( 8th ) cuts between at least two components the continuous, optically usable area.

Process according to claim 1, characterized by - production of an optically usable surface ( 16 . 17 ) at least one of the components by material processing before or after the cohesive bonding, wherein at least two connecting surfaces ( 8th ) of the components are arranged in relation to the optically usable surface such that the connecting surfaces are also at least partially irradiated by a beam which radiates through the optically usable surface.

Method for producing an optical element ( 9 . 10 . 11 ; 21 ) comprising: - providing a first component and at least one second component, - integrally joining the at least two components ( 1 to 6 ) via a connection surface ( 8th ), characterized by - production of an optically usable surface ( 16 . 17 ) at least one of the components by material processing before or after the cohesive bonding, wherein at least two connecting surfaces ( 8th ) of the components are arranged in relation to the optically usable surface such that the connecting surfaces are also at least partially irradiated by a beam which radiates through the optically usable surface.

Method according to claim 3, characterized by - production of an optically usable surface ( 16 . 17 ; 25 . 26 ) by material processing, wherein the bonding surface ( 8th ) cuts between at least two components the continuous, optically usable area.

Method according to one of claims 1, 2 or 4, characterized in that at least two components have a common optically usable surface, the continuously over the interface extends.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that identical or different components ( 1 to 6 ) be used.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the components ( 1 to 6 ) differ in composition, refractive indices, stress birefringence, radiation resistance and / or homogeneity.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that several components to a stack ( 7 ) are connected, from which several optical elements are separated out.

A method according to claim 8, characterized in that in the stack ( 7 ) have successive components ascending or descending refractive indices.

Method according to claim 8 or 9, characterized in that the stack ( 7 ) by straight and / or curved separating cuts ( 12 ) is divided into different or identical optical elements.

Method according to claim 8 or 9, characterized in that the stack ( 7 ) is stacked to a height of stacked components of 175 mm or more, in particular 250 mm or more, preferably 500 mm or more, most preferably 700 mm or more.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the components ( 1 to 6 ) plane-parallel or wedge-shaped plates or rings or other on the joints over the entire surface can be applied to each other elements.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the components ( 1 to 6 ) are formed of transparent optical materials.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the components from the same blank ( 20 ) come.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that for connecting the components a Temperature treatment takes place.

A method according to claim 15, characterized in that the temperature treatment for connecting the components takes place in three stages with a defined warm-up time, a holding time and a defined cooling time, wherein the warm-up time of 1 h to 10 days, in particular 3 h to 3 days, the holding time is 1 h to 20 h, in particular 2 h to 15 h, and the cooling time is 1 day to 15 days, in particular 2 days to 10 days.

Method according to claim 15 or 16, characterized that the temperature during a holding time 700 ° C up to 900 ° C, in particular 750 ° C to 850 ° C, preferably about 800 ° C.

Method according to one of the preceding claims; characterized in that the optically usable surface is curved.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the compound of the components Wringing takes place.

Optical element comprising at least two components which are connected to one another in a material-locking manner, characterized in that at least two connected components ( 22 . 23 ) a common optically usable area ( 25 ), wherein the bonding surface ( 8th ) intersects the optically usable surface between the at least two components.

Optical element comprising at least two components which are materially interconnected, characterized in that at least two connecting surfaces ( 8th ) of the components ( 52 . 53 . 54 ) so in relation to an optically usable surface ( 55 ) are arranged so that the connecting surfaces are also at least partially irradiated by a beam which irradiates the optically usable surface also.

Optical element according to claim 20 or 21, characterized in that only one part ( 43 ) is provided for optically usable area, wherein the optical useful area within the range of a component ( 41 ) is located on the optically usable surface.

Optical element according to claim 22, characterized in that in the optical working range ( 43 ) no interface ( 8th ) and / or no intersection with the intersection line between optically usable surface and connecting surface is provided.

Optical element according to one of the claims 20 to 23, characterized in that at least one component essentially only in the optical useful range and at least one second component in the optical working range and / or outside the optical working area is provided.

Optical element according to one of the preceding Claims 20 to 24, characterized in that it according to The method according to any one of claims 1 to 19 is.

Microlithography plant comprising at least one Optical element according to one of claims 20 to 25.