制造带内部涂层结构的光学部件的方法及据此制造的光学部件与流程

本发明涉及一种光学部件，尤其光积分器，该光积分器被实施为空心积分器并且通常具有正方形、矩形、三角形、圆形或还有其他形状的光出射面。光积分器一般被用于期望特别均匀的照明光学元件的情况。这例如可能在投影光刻、晶圆检测或激光材料加工中情况如此。使用光积分器的设备的示例是投影机，尤其投影仪。原则上，光积分器可以被区分成在杆状实心体(该杆状实心体要么被折光性较高的材料包裹、要么设有反光层)内引导光的光积分器(杆积分器或光纤积分器)以及由管状的、通常在内部反光的空心体构成的光积分器(空心积分器)。杆积分器或光纤积分器主要是针对圆形的射束截面被使用并且与空心积分器相比缺点如下：由于没有完全避免被传输辐射的材料吸收而导致光损耗较高。在这两种所述类型的光积分器中，被引入光积分器的光入射面的光束的辐射以在射束截面上任意的能量分布(例如高斯能量分布)而被光积分器内的多次反射均匀化。光束经过具有特定截面几何形状(如圆形或矩形)的光出射面、以在辐射截面上至少近乎均匀的能量分布(所谓的顶头分布)离开光积分器。被引入的光束的孔径等于出射的光束的孔径。空心积分器主要针对多边形的射束截面、例如矩形或正方形的截面被使用并且与杆积分器或光纤积分器相比缺点如下：空心积分器无法由块件构成。只有当整体式地制造为此所需的空心体时，才可能不向内表面上施加足够均匀的内部反光，因此空心积分器原则上由至少两个构件组合而成。

背景技术：

1、根据所属类型，从对us 2005/0213333 a1的现有技术的描述已知这样的空心积分器。

2、在us 2005/0213333 a1中是从这样的现有技术出发，即：该现有技术由光积分器构成，该光积分器由组合而成的、平坦的四个玻璃板形成，这些玻璃板共同围成正方形的空腔。玻璃板各自具有反光的内侧面、外侧面、两个纵向侧面以及两个端面。玻璃板相对于彼此被布置成使得对置的玻璃板构成内部的或外部的玻璃板对。在此，内部的玻璃板对的纵向侧面贴靠外部的玻璃板对的内侧面，其方式为使得内部的玻璃板对的纵向侧面伸出超过外部的玻璃板对的纵向侧面。为了形成具有与正方形截面相异的矩形截面的空心体，玻璃板成对地具有不同的宽度。

3、玻璃板彼此间的连接是通过粘合剂条建立的，粘合剂条被引入到由彼此相继而置的纵向侧面所构成的开槽中。

4、us 2005/0213333 a1的申请人的观点是：这样的光积分器由于玻璃板相对于彼此的实施和布置及其排他的材料配合连接而是不利的。这样的光积分器可能不吸收力并且可能容易变形。

5、为了消除这些缺点，根据us 2005/0213333 a1的主题，玻璃板被设计为彼此成对的构件，其方式为：在玻璃板的纵向侧面中形成有彼此相对应的凹陷部和突起部，藉由这些凹陷部和突起部，除了材料配合之外玻璃板还借助于粘合条通过形状配合而彼此相连接。

6、这样的空心积分器可靠地具有较高的稳定性，然而其制造已经仅因此而较昂贵，这是因为需要几何形状不同的玻璃板而不是仅相同的玻璃板。

7、从现有技术已知的具有矩形截面的两种空心积分器是(对其制造不利)由不同的玻璃板组合而成的。此外，空心积分器通过玻璃板的尺寸设定而被设计成仅用于光出射面的具体截面大小。

8、从de 103 36 694a1已知光积分器(在此是光混合杆)，该光积分器是由设计相同的反光镜元件组合而成的并且被设计成仅用于具体的截面大小。

9、us 5,224,200公开了一种具有光积分器(在此被称为均匀器)的光学系统，该光积分器是由相同的、矩形的四个玻璃杆组合而成的。所构成的、矩形的空腔的截面应通过以下方式被改变，即：将玻璃杆布置成相对于彼此可移位的。光积分器在此不构成刚性组件，在该刚性组件中，玻璃杆永久地、牢固地彼此相连接。

10、us 2006/0227676 a1示出一种光积分器，在此被展示为用于使射束的能量分布均匀化的光学元件，该光积分器是由矩形的四个反射器组合而成的，其中这些反射器(通过将其布置成彼此不同地移位)可以彼此围成大小不同的空腔。不存在任何指示，即：反射器是以何种方式彼此相连接，以确保反射器确切地彼此围成直角。

11、us 3,536,536公开了一种光积分器，该光积分器在此被称为光学通道。该光积分器由相同的四个玻璃板构成，这些玻璃板彼此通过粘合连接牢固地彼此相连接。为此，在玻璃板的纵向侧面中引入被填充以粘合剂的凹陷部。相邻的玻璃板的内侧面贴靠纵向侧面并且因此贴靠粘合剂。在装配时，可能不受控地分配可能过量的粘合剂并且粘合剂可能侵入由玻璃板构成的空腔中。

12、不存在任何指示，即：用于形成光积分器的这四个玻璃板不是彼此齐平地结束而是以其他方式彼此相连接，由此仅可实现空腔的一种截面大小。

13、从de 102010026252 a1已知一种光积分器，该光积分器由相同的、正方形的四个玻璃板构成。这些玻璃板各自具有内侧面和外侧面(具有长度和宽度)以及第一纵向侧面和第二纵向侧面和两个端面(具有高度h)。内侧面各自被划分成反光的光学有效面以及与光学有效面相邻接的粘合面(粘合面围成沿纵向方向延伸的凹槽)。

14、在所有这些解决方案中不利的或有问题的是使用粘合剂，粘合剂伴随污染、在制造时需要排气并且此外会经历老化过程。此外，在制造之后才对内部结构进行涂层。

15、发明目的

16、本发明的基本目的在于，提供一种稳定的、易于制造的、具有内部结构或内部涂层的光学部件，该内部结构或内部涂层用于形成克服了前述缺点且尤其在没有粘合剂的情况下实现的射束截面。此外，应避免在进行后续涂层时部分较差的层品质。

17、目的解决

18、该目的通过根据权利要求1所述的装置、根据权利要求12所述的方法、以及根据权利要求15所述的用途来实现。

19、发明优点

20、本发明提出一种稳定的、易于制造的、具有内部结构或内部涂层的光学部件。

21、技术方案

22、本发明描述了一种光学部件。光学部件包括n个零件，这些零件在至少n-1个平坦的接合面处彼此研合。例如，光学部件可以包括四个零件，这些零件可以有利地在三个或四个接合面处彼此研合。如果这四个零件在三个接合面处彼此研合，那么第四接合面在没有研合的情况下贴靠第一连接面。于是可以补偿一定的误差。如果这四个零件在四个接合面处彼此研合，那么就实现了更稳定地连接这些零件。然而于是可能需要零件的精确性更高。平坦的接合面可以是各自路径关联的()、有利地简单关联的，即还是零伦的。

23、黏合和研合可以被理解为通过分子或原子的吸引力而使零件黏性连接。有时这种连接方法还被称为推合。在此，这可以实现冷焊。

24、在光学部件的截面上存在空腔，空腔布置在光学部件的内部并且由该n个零件围成。

25、第一零件et1具有其上施加有第一涂层的至少一个第一涂层面。第一涂层面具有至少一个平坦的第一子区域。第一涂层面还可以被设计成完全平坦的，在这种情况下平坦的子区域可以构成完全的涂层面。

26、第一零件具有由该至少n-1个接合面构成的第一接合面ff1。根据本发明，第一涂层在平坦的第一子区域上相对于第一接合面ff1缩回偏移了平行偏移量δt。平行偏移量可以与层的表面有关。平行偏移量δt小于200nm(纳米)，平行偏移量可以有利地小于100nm且特别有利地小于50nm。由此可以防止在光学部件的缩回偏移区中产生光学损耗。缩回偏移量可以有利地大于10nm，特别有利地大于20nm。由此可以补偿涂层的厚度误差。平行偏移量δt可以是通过以下方式产生的，即：涂层面的平坦的第一子区域相对于第一接合面缩回偏移了数值t并且涂层所具有的厚度d<t。于是得出平行偏移量δt＝t-d作为这两个数值之差。涂层的厚度d例如可以为介于20nm与10μm之间，有利地介于50nm与5μm之间并且特别有利地为小于2μm。涂层可以包括一个或多个单层。

27、零件的几何延伸尺寸(尤其边缘长度)可以大于10mm。

28、根据本发明，第一涂层布置在光学部件的内部。在截面图中，涂层可以形成对空腔的界定。同样地，涂层可以由零件围成。

29、接合面可以有利地不含涂层，相应相邻的零件的对应的、待研合的配对面(还被称为连接面)同样如此。这可以具有如下优点：可以使借以制造零件的基本材料直接彼此相研合。当应使用无法在其上实现黏合的光学涂层时，根据本发明的光学部件是特别有利的。

30、光学部件可以是针对至少一个设计波长和/或设计波长范围设置的。设计波长或设计波长范围可以是如下光谱范围，光学部件是按照预期针对该光谱范围设置的。有利地，平行偏移量δt小于设计波长和/或小于设计波长范围的最小值。由此可以特别有效地避免光学损耗。设计波长/设计波长范围可以处于紫外光谱范围内和/或euv范围内。可以包括以下波长中的一个或多个波长：405nm、248nm、193nm、157nm和/或13.5nm。

31、有利地，该n个零件全部可以在至少n个平坦的接合面处彼此研合。这可以意味着：该n个零件循环地研合，也就是说，第i个零件eti相应地与第i+1个零件eti+1(其中i＝1...n-1)研合并且第n个零件etn与第一零件et1研合。由此可以制造特别稳定的光学部件。然而可能需要对零件的机械精确度要求较高，以避免机械超定。

32、由此，光学部件的具体实施方案的特征可以在于：第一涂层距对置的第二零件的表面的距离小于设计波长。例如可以存在恰好两个零件，以及要么存在恰好一个接合面、要么所有接合面均布置在共用的平面上。

33、由此，光学部件的具体实施方案的特征可以在于：在第一零件上存在与第一涂层面相邻接的另外的涂层面，该另外的涂层面在第一涂层面的平面之外延伸。

34、由此，光学部件的具体实施方案的特征可以在于：存在至少三个零件，并且在由该n个零件构成的第二零件上存在与第一涂层相邻接的第二涂层且在由该n个零件构成的第三零件上存在与第二涂层相邻接的第三涂层。在此考虑中，可以不考虑宽度最大达平行偏移量δt的根据本发明的上限的空隙。

35、由此，光学部件的具体实施方案的特征可以在于和/或在于：除了可能存在空隙宽度小于设计波长和/或小于设计波长范围的最小值的空隙之外，空腔完全被涂层界定。

36、由此，光学部件的具体实施方案的特征可以在于和/或在于：除了可能存在空隙宽度最大达平行偏移量δt的根据本发明的上限的空隙之外，空腔完全被涂层界定。

37、有利地，这些光学涂层中的一个或多个或所有光学涂层可以被形成为以下涂层之一：

38、·部分或完全反射性涂层，

39、·防反射涂层，

40、·二色性涂层，

41、·与偏振相关的反射性涂层，

42、·吸收性涂层。

43、有利地，这些光学涂层中的一个或多个或所有光学涂层可以包括至少一个金属层、和/或至少一个无机介电层、和/或至少一个有机层。同样有利地，这些光学涂层中的一个或多个或所有光学涂层可以被形成为无机层系统。

44、有利地设有延伸穿过至少一个零件且至少部分地延伸穿过第一涂层的光路。光的主传播方向可以是直角坐标系xyz中的z方向。第一涂层面的法线可以具有沿z方向的分量，法线可以具体地被定向成与z方向成45°或者恰好沿z方向定向。

45、同样有利地，可以设有完全在零件的外部、在空腔中延伸的光路。有利地，空腔可以完全或部分地由反射性涂层界定。光的主传播方向可以是直角坐标系xyz中的z方向。涂层面可以各自具有法线，法线具有与z垂直的分量，涂层面的法线可以具体地被定向成与z垂直。

46、有利地，空腔的截面形状可以是正方形、矩形、三角形、五角形、六角形、圆形、柱形或椭圆形。截面可以是xy截面，即处于xy平面上。在具体的实施方案中，空腔的截面积在各个截平面上变化。替代性地，截面可以是在z方向上恒定的。

47、根据本发明的用于制造光学部件的方法包括以下步骤：

48、·提供n个零件，其中n>1，包括：

49、o提供至少一个第一零件et1，其具有至少一个平坦的第一表面，在平坦的第一表面上设有至少一个第一涂层面和第一接合面ff1，

50、o在所述第一零件的所述第一表面上或第一侧面上设置至少一个第一连接面vf1，

51、o提供至少n-1个另外的零件et2…etn，其各自具有接合面ffn和连接面vfn，其中n＝2…n；

52、·通过对至少第一涂层面进行表面加工方法来在表面去除材料直至达相对于第一接合面的预先确定的深度t；

53、·在第一涂层面上施加具有预先确定的厚度d的涂层和/或结构，其中d≤t；

54、·通过相应地将接合面ffn黏合至接下来的连接面vfn+1来连接这些零件，其中n＝1…n-1，从而使得具有所施加的第一涂层和/或结构的第一涂层面位于光学部件的内部。

55、有利地，该方法还可以包括：通过将最后的接合面ffn黏合至第一连接面vf1来将最后的零件etn与第一零件et1相连接。

56、有利地，表面加工方法可以包括：离子射束蚀刻(ibf)、湿化学法蚀刻、干化学法蚀刻、等离子蚀刻、和/或局部抛光。

57、有利地，光学部件的针对以下目的中的至少一个目的的用途可以是：

58、·作为偏振分束器，

59、·作为二色性长波滤波器、短波滤波器或带通滤波器，

60、·作为空心光导，

61、·作为光漏斗，

62、·作为散射器，

63、·作为反光镜。

技术实现思路