KR100497508B1 - 광학소자및그제조방법 - Google Patents

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Abstract

광학 소자의 엘리먼트 (6,7) 는 공기 없이 서로 접하며 (맞대기, 물리 접착), 하나 이상의 엘리먼트 (7) 는 결정 재료로 이루어지고 다른 엘리먼트 (6) 에 인접한 측면에 비정질 무기 층 (70) 을 포함한다.

Description

광학 소자 및 그 제조방법
본 발명은 엘리먼트가 공기 없이 서로 접합하며(이러한 접합 기술은 "맞대기(wringing)" 또는 "물리적 접착(physical glue)"이라고도 한다), 하나 이상의 엘리먼트가 결정 재료로 이루어진 광학 소자 및 광학 시스템에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 이의 제조방법에 관한 것이다.
접착제의 대안으로서 광학적 제조에 있어서 맞대기 가공이 널리 이루어진다. 그러나, 결정용 접합 기술로서 맞대기는 특히 휘어진 표면에서 제한적으로만 작용한다. 결정 평면 사이의 천이부에 극미한 단이 형성된다. 특히, 플루오르화물에서는 일반적으로 적은 접착이 이루어진다.
특히 250nm 파장 미만의 DUV-범위의 자외선-광학에서는 결정 및 CaF2, MgF2, NaF와 같은 특히 플루오르화물이 필요한데, 그 이유는 이것이 상기 파장 범위에서 거의 투명하지 않은, 광화학적으로 안정한 재료에 속하기 때문이다. 석영 유리는 그것의 다른 광학적 특성에 의해 예컨대 색 지움을 위해 보충될 수 있다. 그것의 이중 굴절 특성도 중요하다.
접착제는 상기 파장 범위에서 접합 기술로서 사용되지 않는데, 그 이유는 유기 접착제 모두가 상기 UV-광선에 대해 화학적인 저항성을 갖지 않기 때문이다.
본 발명의 목적은 결정 재료를 공기 없이 그리고 접착제 없이 접합할 수 있는 방법을 찾는 것이고, 광학 소자, 시스템 및 상기 기술에 의한 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적은 광학 소자에서 결정 재료로 이루어진 엘리먼트가 다른 엘리먼트에 인접한 측면에 비정질 무기 층을 포함함으로써 달성된다.
결정 재료가 플루오르화물인 것이 특히 바람직한데, 그 이유는 상기 재료에서는 맞대기가 매우 어렵고 약하기 때문이다.
무기 층으로서 특히 석영 유리가 그것의 UV-투명도 및 UV-저항성으로 인해 적합하다.
DUV에 적합한 무채색 렌즈가 예컨대 석영 유리 및 플루오르화 칼슘으로 구성되거나, 맞대어진 광학 소자로 구성될 수 있다.
결정 재료로 이루어진 엘리먼트가 맞대기 위해 무기 비정질 층, 바람직하게는 석영 유리로 이루어진 층으로 코팅된다. 여기서 코팅 방법은 중요하지 않으며, 많이 공지되어 있다. 예컨대, 스퍼터링은 양호한 접착 및 평활한 표면을 제공한다.
필요한 경우, 층의 표면이 예컨대, 연마, 템퍼링, 이온 빔, 화학적 연마에 의해 평활하게 될 수 있다.
다른 부품에 맞대어지지 않는, 결정 광학 부품의 제조시에도 본 발명은 장점을 갖는다.
따라서, 마주 놓인 측면을 연마하기 위해, 부분 가공된 결정 미가공품이 렌즈 지지체 상에 고정 접착되지 않아도 되고, 그것이 본 발명에 따른 코팅 후에 맞대어질 수 있다. 즉, 접착이 생략될 수 있다. 특히 얇은 엘리먼트가 렌즈 지지체 상에 놓이지 않고, 사용시에도 통합되는 다른 광학 부품에 직접 맞대어진다.
본 발명을 첨부한 도면을 참고로 구체적으로 설명하면 하기와 같다.
도 1 의 광학 시스템은 낮은 자외선 (DUV) 의 파장, 예컨대 248nm, 193nm 또는 157nm의 파장을 가진 광 다발 (2) 을 방출시키는 광원 (1) , 바람직하게는 엑시머-레이저를 포함한다.
블라인드 (4) 를 가진 렌즈 (3) 및 (5) 는 광 확산 유닛이고, 렌즈 (6) 및 (7) 는 공기 없이 서로 접하여, 즉 맞대어져 무채색 렌즈를 형성한다. 렌즈 (6) 는 석영 유리로 이루어지고, 렌즈 (7) 는 결정 재료, 예컨대 CaF2, MgF2 또는 NaF와 같은 플루오르화물로 이루어진다. 이러한 재료는 DUV-범위에 사용될 수 있다.
석영 렌즈 (6) 와 결정-렌즈 (7) 의 통상적인 맞대기가 가능하기는 하지만, 실용적이지 않으며 안정하지 않다. 광학-접착제, 즉 유기 접착제에 의한 결합은 배제되는데, 그 이유는 상기 재료가 DUV-광선에 대해 화학적으로 안정하지 않기 때문이다. 본 발명에 따라 렌즈 (7) 상에 제공된 얇은 석영층 (70)(도면에는 두껍게 도시되어 있음) 에 의해, 맞대기가 문제없이 이루어질 수 있으며 매우 안정하다. 얇은 층 (70) 은 광학 작용을 하지 않는데, 그 이유는 그것이 렌즈 (6) 의 재료와 동일하기 때문이다.
광학 시스템은 예컨대, 마이크로 리소그래피 투사 노출장치의 일부일 수 있다.
색 지움을 위해, 결정 재료로 이루어진 광학 엘리먼트가 특히 편광 엘리먼트에 대한 그것의 2중 굴절 특성으로 인해 적합하다. 얇은 평면 판이 본 발명에 따라 코팅되는 경우, 안정성을 위해 사용되며 제조시에 이미 예컨대 석영 유리 또는 형석으로 이루어진 중실 평면 판에 맞대어질 수 있는 상기 얇은 평면 판이 적합하다.
따라서, 결정 재료로 이루어진 얇은 광학 엘리먼트가 마이크로 미터 범위 이하의 두께로 만들어질 수 있다.
도 2 에는 코팅 (20) 을 가진, 맞대어진 광학 결정 부분 (12) 의 가공이 도시된다. 결정 부분 (12) 은 렌즈 지지체 (11) 상에 맞대어진다. 렌즈 지지체 (11) 는 회전 구동장치, 즉 렌즈 연삭기 (100) 를 가진 홀더 (10) 내에 배치된다. 결정 부분 (12) 의 자유 표면은 구동장치 (15) 에 의해 회전되는 연마 공구 (14) 를 가진 연마 수단 (13) 에 의해 연마된다.
렌즈 지지체 (11) 는 결정 부분 (12) 이 영구히 남아있는 렌즈를 포함할 수 있다. 그렇지 않으면, 결정 부분 (12) 이 마무리 가공 후에 다시 맞대어진다.
얇은 층 (20) 은 얇은 층을 제조하기 위해 공지된 모든 기술에 의해 제공되고 후처리될 수 있다. MgF2 상에 SiO2를 스퍼터링하는 것이 공지되어 있으며, 이것은 양호한 평활 효과를 가진 양호한 접착 층을 제공한다.
얇은 층 (20) 은 결정 부분 (12) 과 동일한 재료이지만 비정질 형태의 재료로 이루어진다. 이 경우, 접착은 개선되지 않지만, 평활은 이루어진다. 상기 효과는 예컨대 레이저 용용에 의한 표면 구역의 변성에 의해서도 이루어질 수 있다.
본 발명에 의해 결정 재료를 공기 없이 그리고 접착제 없이 접합할 수 있다.
도 1 은 코팅된 결정 엘리먼트를 가진 무채색 렌즈를 포함하는 광학 시스템의 개략도.
도 2 는 연마시 렌즈 홀더에 맞대어진 코팅된 결정 부분을 가진 광학 연마 기계의 개략도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
1: 광원 6, 7, 12: 엘리먼트
20, 70: 층

Claims (12)

  1. 엘리먼트 (6, 7) 가 공기 없이 서로 접하며 하나 이상의 엘리먼트 (7) 가 결정 재료로 이루어진 광학 소자에 있어서, 상기 엘리먼트 (7) 가 다른 엘리먼트 (6) 에 인접한 측면에 비정질 무기 층 (70) 을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 소자.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 결정 재료가 플루오르화물인 것을 특징으로 하는 광학 소자.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 비정질 무기 층 (70) 이 석영 유리로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광학 소자.
  4. 엘리먼트 (6, 7) 가 2개의 상이한 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 제 1 항에 따른 하나 이상의 광학 소자를 포함하는 광학 시스템.
  5. UV-광을 가진 광원 (1) 이 제공되는 것을 특징으로 하는 제 1 항에 따른 하나 이상의 광학 소자를 포함하는 광학 시스템.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 자외선 광원 (1) 을 가진 광학 시스템에서 사용하는 광학 소자.
  7. 맞대기 위해 결정 재료로 이루어진 엘리먼트 (12) 를 제조하는 방법에 있어서, 비정질 무기층 (20) 이 맞대기 표면에 제공되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 층 (20) 이 평활화되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 1mm 미만의 작은 두께를 가진 결정 재료로 이루어진 얇은 광학 엘리먼트의 제조 방법에 있어서, 미가공품의 한 표면을 광학 엘리먼트의 형상으로 광학적으로 가공하는 단계, 상기 표면에 비정질 무기 층을 제공하는 단계, 반제품 광학 엘리먼트의 상기 비정질 무기층을 홀더에 맞대는 단계, 및 반대쪽 표면을 광학적으로 가공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 엘리먼트의 제조방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 결정 재료는 플루오르화물인 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 비정질 무기 층 (20)은 석영 유리로 이루어진 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 표면에 비정질 무기 층을 제공하는 단계는 상기 제공된 비정질 무기 층을 연마하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 엘리먼트의 제조 방법.
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