JP6258592B2

JP6258592B2 - 光学機器用窓部材

Info

Publication number: JP6258592B2
Application number: JP2013061469A
Authority: JP
Inventors: 大場　健司; 健司大場; 勝哉中芳
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2013-03-25
Filing date: 2013-03-25
Publication date: 2018-01-10
Anticipated expiration: 2033-03-25
Also published as: JP2014186887A

Description

本発明は、紫外光を被処理物に照射させる紫外光照射装置に用いられる光学機器用窓部材に関するものである。

近年、ガラス基板や半導体ウエハの洗浄工程では、例えば、紫外光がガラス基板や半導体ウエハの表面に照射されて表面に付着している有機物を酸化させて除去するドライ洗浄方法が行われている。

このような紫外光を照射して洗浄する方法は、真空紫外光照射装置が用いられている。この真空紫外光照射装置は、紫外光の一種である真空紫外光が光学機器用窓部材を透過し被処理物の表面に照射する構造となっている。また、真空紫外光は、エキシマ放電ランプを用いて得られている。
エキシマ放電ランプは、エキシマ放電ランプの容器と、エキシマ放電ランプの容器内に封入されたエキシマ放電ランプ用ガスと、エキシマ放電ランプの容器に設けられた真空紫外光を透過させる光学機器用窓部材とを有している（例えば、特許文献１参照）。

また、エキシマ放電ランプは、エキシマ放電ランプの容器内に封入されたエキシマ放電ランプ用ガスの種類によって、放射される真空紫外光の波長が異なるようになっている。また、エキシマ放電ランプの容器に設けられた光学機器用窓部材は、例えば合成石英ガラス、水晶、ＭｇＦ２（フッ化マグネシウム）、ＣａＦ２（フッ化カルシウム）などよりなり、エキシマ放電ランプから放出された真空紫外光を透過させるように形成されている（例えば、特許文献２参照）。また、上述のエキシマ放電ランプの容器に設けられた光学機器用窓部材のなかでも水晶は、真空紫外域から赤外域までの広帯域波長における透過性に優れている。

特開２０１２−２３０９２４号公報（段落００６４〜００６７、図２）特開２０１１−１１３９５２号公報

しかしながら、光学機器用窓部材に用いられる水晶は、異方性を有する単結晶であるため熱膨張係数が結晶方位で異なることや、５７３℃に結晶転移点があるなどの特徴があった。そのため、水晶は、例えば、フリットガラスやロウ材などの高い温度を必要とする接合には不向きであった。したがって、水晶は、光学機器用窓部材において、高真空を維持するための真空封止やランプなどの温度がかかる環境で使われるガス封入封止など高耐久高信頼性の気密封止が必要な例えば、ランプの窓材や真空装置のビューイングポートなどに敬遠されがちな材料であった。
そこで、本発明は、前記問題を解決し水晶への熱の影響を与えにくくする光学機器用窓部材を提供することを課題とする。

本発明によれば、光学機器用窓部材は、水晶からなる板状の窓部材本体と、窓部材本体の一方の主面の縁部分にリング形状に設けられたフランジ部材接合用金属膜とを有した窓
部材と、リング状であり、その内径がフランジ部材接合用金属膜の内径よりも大きく且つフランジ部材接合用金属膜の外径よりも小さく形成されており、また、その外径が窓部材本体の外径より大きく形成されているフランジ部材本体と、フランジ部材本体に設けられた窓部材接合用金属膜とを有したフランジ部材と、を備えており、窓部材本体の一方の主面に設けられたフランジ部材接合用金属膜とフランジ部材本体の主面とが、フランジ部材接合用金属膜および窓部材接合用金属膜を介して原子拡散接合されていることで、窓部材とフランジ部材とが接合されて構成されることを特徴とする。

また、本発明の光学機器用窓部材は、フランジ部材の外形形状が所定の厚みを有した円筒形状に形成されていることを特徴とする。

本発明による光学機器用窓部材は、板状の水晶にフランジ部材がフランジ部材接合用金属膜および窓部材接合用金属膜を介して接合されている。そのため、フランジ部を被接合物に高い温度を必要とする接合方法で接合させた場合、水晶には直接高い温度はかからないこととなる。よって、熱膨張係数の違う水晶とフランジ部材は、安定した接合を維持することができる。

本発明の実施形態における光学機器用窓部材を示す斜視図である。図１に示された光学機器用窓部材のＡ−Ａにおける縦断面図である。本発明の実施形態における光学機器用窓部材の変形例を示す斜視図である。

以下、本発明のいくつかの例示的な実施形態について、図面を参照して説明する。なお、同一要素には同一の符号を付し重複する説明を省略する。また、構成を明確にするために誇張して図示している。なお、本実施形態における主面とは、立体的に形成される例えば水晶板において、最も広い面およびそれと平行する平面のことである。

図１および図２に示されているように、本発明の実施形態における光学機器用窓部材１００は、窓部材１０とフランジ部材２０とから構成されている。また、窓部材１０は、窓部材本体１１とフランジ部材接合用金属膜１２とで形成されている。また、フランジ部材接合用金属膜１２は、窓部材本体１１の一方の主面に設けられており、リング形状に形成されている。また、フランジ部材２０は、フランジ部材本体２１と窓部材接合用金属膜２２とで形成されている。また、フランジ部材本体２１の全周には、窓部材接合用金属膜２２が設けられている。また、光学機器用窓部材１００は、窓部材本体１１の一方の主面に設けられたフランジ部材接合用金属膜１２側とフランジ部材本体２１の主面とがフランジ部材接合用金属膜１２および窓部材接合用金属膜２２を介して原子拡散接合されている。

窓部材本体１１は、例えば、人工水晶または無色透明な天然水晶からなる透明な円形状の平板で形成されている。また、窓部材本体１１の一方の主面には、窓部材本体１１の外周から窓部材本体１１の一方の主面の中心側に向かいリング形状にフランジ部材接合用金属膜１２が設けられている。なお、窓部材本体１１の形成方法は、四角形状に切断された平板の例えば、人工水晶または無色透明な天然水晶を、例えば、人工水晶または無色透明な天然水晶の主面に垂直に通る軸を基準として回転させ、回転している例えば、人工水晶または無色透明な天然水晶の角部を砥石によって研磨することにより円形状を有した窓部材本体１１が形成される。

フランジ部材接合用金属膜１２は、Ｃｒ（クロム）、Ｎi（ニッケル）、Ｔａ（タンタル）、Ｔｉ（チタン）等の下地金属膜の上に設けられ、Ａｕ（金）、Ｐｔ（白金）、Ｃｕ（銅）等のいずれかの金属材料より形成されている。なお、フランジ部材接合用金属膜１２の形成方法は、例えば、スパッタリング法や真空蒸着法などにより形成される。

フランジ部材本体２１は、例えば平板状の石英ガラス、セラミック材料からなり、リング形状を有している。また、フランジ部材本体２１の外周は、窓部材本体１１の外周よりも大きく形成されている。また、フランジ部材本体２１の内径は、窓部材本体１１に設けられたフランジ部材接合用金属膜１２の外周よりも小さく、窓部材本体１１に設けられたフランジ部材接合用金属膜１２の内径よりも大きく形成されている。また、フランジ部材本体２１の全面は、窓部材接合用金属膜２２で覆われている。なお、フランジ部材本体２１の形成方法は、例えば石英ガラスの場合は、平板状の石英ガラスをホールソーを用いてリング状に切断して形成する。また、例えばセラミック材料の場合は、セラミックグリーンシートをリング状に成形し、これを焼成することによって形成される。

窓部材接合用金属膜２２は、フランジ部材接合用金属膜１２と同様にＣｒ（クロム）、Ｎi（ニッケル）、Ｔａ（タンタル）、Ｔｉ（チタン）等の下地金属膜の上に設けられ、Ａｕ（金）、Ｐｔ（白金）、Ｃｕ（銅）等のいずれかの金属材料より形成されている。また、窓部材接合用金属膜２２は、フランジ部材本体２１の全面を覆っている。なお、窓部材接合用金属膜２２の形成方法は、例えば、スパッタリング方法や真空蒸着方法などにより形成される。なおその際、フォトリソグラフィ方法やメタルマスクなどを使って所定のパターンを形成する方法であってもかまわない。

このように、本発明の実施形態における光学機器用窓部材１００は、窓部材本体１１にフランジ部材本体２１がフランジ部材接合用金属膜１２および窓部材接合用金属膜２２を介して接合されている。そのため、フランジ部材本体２１を被接合物に高い温度を必要とする接合方法で接合させた場合、窓部材本体１１には高い温度はかからないこととなる。よって、窓部材本体１１の異方性による熱膨張が軽微となり、窓部材本体１１とフランジ部材本体２１は安定した接合を維持することができる。したがって、本発明は、気密性が良く信頼性の向上した製品を提供することができる。

また、本発明の実施形態における光学機器用窓部材１００の形成方法は、例えば、人工水晶または無色透明な天然水晶からなる所定の大きさに形成された円形状の窓部材本体１１の一方の主面に、窓部材本体１１の縁部分から窓部材本体１１の一方の主面の内側に向かいリング状にフランジ部材接合用金属膜１２を形成する。次に、窓部材本体１１の外形より大きく形成されたリング形状のフランジ部材本体２１を覆うように窓部材接合用金属膜２２を形成する。次に、窓部材本体１１の一方の主面に設けられたフランジ部材接合用金属膜１２とフランジ部材本体２１を覆うように設けられた窓部材接合用金属膜２２のうち一方の主面に設けられた窓部材接合用金属膜２２とを接合させる。なお、この接合は以下のようにしてなされる。まず始めにプラズマ洗浄により、窓部材１０とフランジ部材２０との表面洗浄を行い、次に、フランジ部材接合用金属膜１２と窓部材接合用金属膜２２との位置を合わせて重ね合わせを行い、次に、大気中や真空中もしくは不活性ガス雰囲気中で、フランジ部材接合用金属膜１２と窓部材接合用金属膜２２との面同士が完全に密着するように加圧を加えて原子拡散接合が完了する。このことにより、本発明の実施形態における光学機器用窓部材１００が形成される。また、窓部材本体１１の一方の主面にリング形状のフランジ部材接合用金属膜１２を形成する方法は、フランジ部材接合用金属膜１２が設けられる窓部材本体１１の一方の主面にリング形状のフランジ部材接合用金属膜１２の内径となる部分にレジスト膜を設け、フランジ部材接合用金属膜１２を形成した後レジスト膜を取り除いてもよい。

なお、本発明はこれに限定されず、適宜変更可能である。
本発明の実施形態における光学機器用窓部材１００は、エキシマ放電ランプなどに用いることができる。

また、例えば、図３に示されているように、本発明の実施形態の変形例として、フランジ部材２０の外形形状が所定の厚みを有した円筒形状に形成されていてもよい。このような構成にしても同様の効果が得られる。

また、例えば、本発明の実施形態の変形例として、窓部材１０の形状とフランジ部材２０の形状とが四角形状に形成されていてもよい。このような構成にしても同様の効果が得られる。

また、例えば、本発明の実施形態の変形例として、フランジ部材本体２１に設けられる窓部材接合用金属膜２２は、窓部材本体１１が接合されるフランジ部材本体２１の主面と窓部材本体１１が接合されるフランジ部材本体２１の主面と相対するフランジ部材本体２１の主面とに形成されていてもよい。このような構成にしても同様の効果が得られる。

また、例えば、本発明の実施形態の変形例として、フランジ部材本体２１に設けられる窓部材接合用金属膜２２は、窓部材本体１１が接合されるフランジ部材本体２１の主面だけに形成されていてもよい。このような構成にしても同様の効果が得られる。

１０窓部材
１１窓部材本体
１２フランジ部材接合用金属膜
２０フランジ部材
２１フランジ部材本体
２２窓部材接合用金属膜
１００光学機器用窓部材

Claims

水晶からなる板状の窓部材本体と、
前記窓部材本体の一方の主面の縁部分にリング形状に設けられたフランジ部材接合用金属膜とを有した窓部材と、
リング状であり、その内径が前記フランジ部材接合用金属膜の内径よりも大きく且つ前記フランジ部材接合用金属膜の外径よりも小さく形成されており、また、その外径が前記窓部材本体の外径より大きく形成されているフランジ部材本体と、前記フランジ部材本体に設けられた窓部材接合用金属膜とを有したフランジ部材と、
を備えており、
前記窓部材本体の一方の主面に設けられた前記フランジ部材接合用金属膜と前記フランジ部材本体の主面とが、前記フランジ部材接合用金属膜および前記窓部材接合用金属膜を介して原子拡散接合されていることで、前記窓部材と前記フランジ部材とが接合されて構成される
ことを特徴とする光学機器用窓部材。