JP2006521580A - Digital micromirror device having window for transmitting ultraviolet light - Google Patents
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Abstract
DMD装置のための紫外線透過性窓アセンブリは、フレームに備えられる紫外線透過性ガラス窓を含む。窓とフレームは、好ましくは、その間を密閉するために共に接着される。光の透過のための意図する波長に特有の光学コーティングが、反射の減少と光の透過を増進するために、ガラス窓の内表面と外表面に塗布される。窓アセンブリ、及び同一のものを備えるDMDは、スペクトラムの遠紫外線部分においてさえ、紫外線光の優れた透過のために適合される。DMDの窓アセンブリは、医療分野の手術と装置の製造の両方における、その他の分野の中で、集積回路(IC)の製造において、及びその他の光学リソグラフの適用において、実用性を有する。The UV transmissive window assembly for the DMD device includes a UV transmissive glass window provided on the frame. The window and frame are preferably glued together to seal between them. An optical coating specific to the intended wavelength for light transmission is applied to the inner and outer surfaces of the glass window to reduce reflection and enhance light transmission. A DMD comprising a window assembly, and the same, is adapted for excellent transmission of ultraviolet light, even in the far ultraviolet part of the spectrum. DMD window assemblies have utility in both medical surgery and device manufacturing, among other fields, in integrated circuit (IC) manufacturing, and in other optical lithographic applications.
Description
本発明は、概ね光学システムに関する。詳細には、本発明は、光学的な反射と透過の要素を有するマイクロエレクトロメカニカルシステム(MEMS)、さらに詳細には、光学的に透過の要素が、紫外線光波長に透過であるようなシステムに関する。 The present invention relates generally to optical systems. More particularly, the present invention relates to a microelectromechanical system (MEMS) having optical reflective and transmissive elements, and more particularly to a system in which the optically transmissive elements are transmissive to ultraviolet light wavelengths. .
人の異常な視力の矯正は、過去数年にわたって急速に進歩している。めがねとコンタクトレンズは、なお視野矯正のための主要なアプローチではあるが、角膜の形状を変えるより新しい技術及び内的な人のレンズの置換又は補充は、さらに正確な矯正を備えている。人の角膜の形状を変えることによって視野を矯正するために、精密矯正用の外科用メス又はレーザが使用される。いまだに使用されている、矯正用の外科用メスを使用する放射状角膜切除術(RK)は、急速にレーザを使用するレーザ屈折矯正角膜切除術(PRK)とレーザ光線による近視手術(LASIK)によって置き換えられている。レーザ屈折外科分野は、過去数年間にわたって、人の視野を矯正する多数の新しいレーザとアルゴリズムによって急激に様相を変えた。システムは現在、計算されたパターンで角膜の形状を変化させるために遠紫外から赤外までのレーザ波長を使用していて、それは目が適正な焦点を合わせることを可能にする。 The correction of a person's abnormal vision has made rapid progress over the past few years. Although glasses and contact lenses are still the primary approach for field correction, newer techniques that alter the shape of the cornea and internal human lens replacement or supplementation provide more accurate correction. A precision scalpel or laser is used to correct the field of view by changing the shape of the human cornea. Radial keratotomy (RK) using an orthopedic scalpel, which is still in use, has been replaced by laser refractive keratotomy (PRK) using laser and myopia surgery with laser beam (LASIK). It has been. The laser refractive surgery field has changed dramatically over the past few years with a number of new lasers and algorithms that correct the human field of view. The system currently uses laser wavelengths from far ultraviolet to infrared to change the shape of the cornea with a calculated pattern, which allows the eye to properly focus.
通常、白内障の形成又はレンズの損傷によって、人のレンズと置換する人工水晶体(IOLs)は、また非常に良好な視野矯正を提供するが、「広い」球面及び乱視の矯正を提供することが出来るコンタクトレンズに比べて、人工水晶体は矯正力の正確さにおいて限界がある。目の前方の虹彩と角膜との隙間のチャンバに挿入され、一方で元のレンズに手をつけない屈折を補う人工水晶体もある。移植の後に目の外側で又は目の中で変えることが出来て、より顧客に適合し、より正確な矯正力を可能にする軽い調整可能な人工水晶体は、現在研究中である。このような人工水晶体は、完全に参照により組込まれる特許文献1に述べられている。中紫外から遠紫外のレーザは、様々な屈折パワーを提供するためにこれらの人工水晶体を変更するために使用される。 Usually, artificial lenses (IOLs) that replace human lenses, due to cataract formation or lens damage, also provide very good visual field correction, but can provide "wide" spherical and astigmatic correction. Compared to contact lenses, artificial lenses have a limit in the accuracy of the correction force. Some artificial lenses are inserted into the chamber in the gap between the iris in front of the eye and the cornea, while supplementing refraction without touching the original lens. Light adjustable artificial lenses that can be changed outside or within the eye after implantation to make it more customer-friendly and allow more accurate correction forces are currently under investigation. Such an artificial crystalline lens is described in Patent Document 1 which is fully incorporated by reference. Mid-UV to deep-UV lasers are used to modify these artificial lenses to provide various refractive powers.
人の目の異常さの、より精密でより正確な測定方法がまた、過去数年間にわたって向上してきた。これらの測定法が向上してきたゆえに、産業界は目に又は人工水晶体に、より顧客の矯正をもたらすための方法を調査してきた。数百、数千のマイクロミラーから成る、デジタルマイクロミラー装置(DMD)、マイクロエレクトロメカニカルシステム(MEMS)の半導体装置は、より正確にレーザビームパターンを与える理想的な装置である。レーザの目の外科治療に関して、DMDの用途は、共有の特許文献2、特許文献3及び特許文献4で詳細に述べられていて、全ては完全に参照によって組込まれる。現状、商品として使用できるDMD装置は、可視波長(400nmから750nm)を与えるようになっているが、環境的にマイクロミラーを保護する保護窓によって、大きな領域の紫外線エネルギーを使用することは出来ない。紫外線エネルギーは、物理的な定義に従って波長により分類することが出来る。すなわち、超紫外線(EUV)(10nmから100nm)、真空紫外線(VUV)(10nmから200nm、VUVとEUVは部分的に重なることを認識)、遠紫外線(DUV)(200nmから300nm)及び近紫外線(NUV)(300nmから400nm)である。加えて、紫外線のエネルギーは、光生物学的な定義に従って波長により分類することが出来る。すなわち、遠紫外線と部分的に重なるUV-C(100nmから280nm)、遠紫外線及び近紫外線と部分的に重なりまた中波紫外線(mid-UV)と呼ばれるUV-B(280nmから315nm)、遠紫外線及び近紫外線と部分的に重なりまた光生物学的な目的のために近-紫外線(near-UV)と呼ばれるUV-A(315nmから400nm)である。 More precise and more accurate methods of measuring human eye abnormalities have also improved over the past few years. Because of these improvements in measurement, the industry has been investigating ways to bring more customer correction to the eye or artificial lens. Digital micromirror devices (DMD) and microelectromechanical system (MEMS) semiconductor devices composed of hundreds or thousands of micromirrors are ideal devices for providing a laser beam pattern more accurately. With regard to laser eye surgery, the use of DMD is described in detail in co-pending US Pat. At present, DMD devices that can be used as commercial products are designed to give visible wavelengths (400 nm to 750 nm), but it is not possible to use UV energy in a large area by a protective window that protects micromirrors environmentally. . Ultraviolet energy can be classified by wavelength according to a physical definition. That is, extreme ultraviolet (EUV) (10nm to 100nm), vacuum ultraviolet (VUV) (10nm to 200nm, VUV and EUV are partially overlapped), deep ultraviolet (DUV) (200nm to 300nm) and near ultraviolet ( NUV) (300 nm to 400 nm). In addition, ultraviolet energy can be classified by wavelength according to the photobiological definition. UV-C (100 nm to 280 nm) partially overlapping with far ultraviolet rays, UV-B (280 nm to 315 nm), far ultraviolet rays partially overlapping with far ultraviolet rays and near ultraviolet rays, and also called mid-UV ultraviolet rays (mid-UV) And UV-A (315 nm to 400 nm), which partially overlaps with near ultraviolet light and is called near-ultraviolet (near-UV) for photobiological purposes.
屈折矯正手術:レーザによって角膜を再形成することDMDの用途
角膜の再形成のために、米国食品医薬品局(FAD)によって提案された当初のシステムは、単一球形表面から屈折の一次近似に基づくビーム状のレーザエネルギーを与えることによって屈折矯正に手段を与える。これらのシステムは、「広域ビーム(broadbeam)」アプローチに手段を与えて、故にレーザビームは、非特許文献1で議論されたようなマナーリン(Munnerlyn)の導出を介して導かれた輪郭に基づく、電動の虹彩(近視と遠視)と電動のスリット(乱視)とによって形成される。市場においてこのアプローチを使用する一般的なシステムは、VISXとサミット(Summit)である。百万以上の目が、この方法で治療された。しかし、このシステムは、一度に角膜の広い領域を治療する場合に限界がある。目の解剖図が作成され、さらに近年、波面解析が出現し、目は、角膜全体にわたって多数の微細な変異を持っている。非特許文献2を参照。図1(a)と1(b)を参照して、広域ビームレーザアプローチは、これらの微細な変異を矯正することは出来ない。
Refractive surgery: Reforming the cornea with a laser Use of DMD The original system proposed by the US Food and Drug Administration (FAD) for cornea remodeling is based on a first-order approximation of refraction from a single spherical surface Means are provided for refractive correction by providing beam-like laser energy. These systems provide a means for a “broadbeam” approach, so that the laser beam is based on contours derived via the Mannerlyn derivation as discussed in [1]. It is formed by an electric iris (myopia and hyperopia) and an electric slit (astigmatism). Common systems that use this approach in the market are VISX and Summit. Over one million eyes have been treated in this way. However, this system has limitations when treating large areas of the cornea at one time. Anatomical drawings of the eye have been created, and more recently wavefront analysis has emerged, and the eye has a number of fine variations throughout the cornea. See Non-Patent Document 2. Referring to FIGS. 1 (a) and 1 (b), the wide beam laser approach cannot correct these minute variations.
市場に導入されている最新のシステムは、屈折の矯正を達成するために設定されたパターンで角膜全体にわたって、小型レーザスポット(一般的には直径0.5mmから1.0mm)を、又は異なるスポットの組合せを走査することに基づいていて、「走査スポットシステム(scannig spot system)」と呼ばれている。これらの走査スポットシステムが、広域ビームアプローチよりも融通が利くことにおいて異なっている。図2に関して、小さなスポット10の制御を用いて、広域ビームアプローチは、他の領域と無関係に角膜12の別の領域を形成することが出来る。これらの技術は、角膜に適用されるべき、より一般的なパターンを見込んでいる。走査スポットアプローチを使用する一般的なシステムは、VISX(登録商標)である。
The latest systems on the market are small laser spots (typically 0.5mm to 1.0mm in diameter) or a combination of different spots across the cornea in a pattern set to achieve refractive correction Is called a “scannig spot system”. These scanning spot systems differ in that they are more flexible than the wide beam approach. With reference to FIG. 2, using the control of the
しかし、広域ビームアプローチと比較した場合に、走査スポットアプローチには、いくつかの問題点があるが、供給された屈折率は、これらに勝ることは明白である。問題のいくつかは、より長い屈折矯正手術時間(速度)、安全性、トラッキング及び表面の粗さを含み、これらは次に、より詳細に論じられる。 However, there are several problems with the scanning spot approach when compared to the wide beam approach, but the supplied refractive index is clearly superior to these. Some of the issues include longer refractive surgery time (speed), safety, tracking and surface roughness, which are then discussed in more detail.
より長い屈折矯正手術時間に関して、小さなスポット(一般的には直径1mm)は、広い表面(遠視に対して10mmまで)にわたって移動しなければならないから、走査スポットはより遅いアプローチである。広域ビームアプローチは、各々のレーザパルスに対して角膜の全体を、又は治療片を処置する。走査スポットシステムは、治療片当たりに数百のスポットを与えなければならなくて、治療時間の増加がありえる。 For longer refractive surgery times, a scanning spot is a slower approach because a small spot (typically 1 mm in diameter) must travel over a large surface (up to 10 mm for hyperopia). The broad beam approach treats the entire cornea or the treatment strip for each laser pulse. Scanning spot systems must provide hundreds of spots per treatment strip, which can increase treatment time.
安全性に関して、広域ビームレーザは、角膜が、各々のパルスに対して対称的に治療される(角膜上の全ての点が、各々のレーザパルスに対して同一に治療されるため、虹彩は円環を表し、スリットは矩形を表す。)から、治療の中断の観点から、本質的に安全である。もしも処置が中断された場合に、ある対称な球形状又は円筒形状の矯正を有することを保証され、それは容易に継続させることが出来る。小さなスポットサイズを用いる走査スポットは、中断が発生する場合に、その時点で対称的なエッチングの保証がないために、一つのレーザパルスで角膜表面全体をカバーすることは出来ない。 In terms of safety, the wide beam laser is such that the cornea is treated symmetrically for each pulse (the iris is circular because all points on the cornea are treated identically for each laser pulse. It represents an annulus and a slit represents a rectangle.) From the viewpoint of interruption of treatment, it is intrinsically safe. If the procedure is interrupted, it is guaranteed to have some symmetrical spherical or cylindrical correction, which can be easily continued. A scanning spot using a small spot size cannot cover the entire corneal surface with a single laser pulse, since there is no guarantee of symmetric etching at that time if an interruption occurs.
トラッキングに関して、走査スポットシステムにおいて、目が動く場合に角膜の矯正点にスポットを与えるために、目は追跡される必要がある。これは、より広い領域が各々のパルスで治療される広域ビームシステムにおいてはたいした問題ではない。 With respect to tracking, in a scanning spot system, the eye needs to be tracked in order to spot the correction point of the cornea as the eye moves. This is not a problem in a wide beam system where a larger area is treated with each pulse.
表面の粗さに関して、レーザスポットの重なりが、エッチングの結果として粗さを生じがちである。与えられた切除域に対して、完全なカバーをするためにスポットの重なりは必要であり、一方重なった領域は、パルスに対してエッチングの深さを2倍で除去される。除去される塊の滑らかさは、スポットの重なりとレーザの広がり、すなわちスポットの直径と除去される領域の直径との割合に依存する。この問題は、広域ビームアプローチでは見られない。 With respect to surface roughness, laser spot overlap tends to produce roughness as a result of etching. For a given ablation zone, spot overlap is required for complete coverage, while the overlapped region is removed at twice the etch depth relative to the pulse. The smoothness of the removed mass depends on the overlap of the spots and the spread of the laser, ie the ratio between the spot diameter and the diameter of the area to be removed. This problem is not seen with the wide beam approach.
さらに近年、目の外形解剖図が、屈折の測定をより正確に提供するために使用されている。現在のFDAの提案された屈折レーザシステムは、患者の目のための正確な治療プロフィールを作成するために、目のモデリングシステム、例えば角膜の地図製作者又は波面センサを直接使用しない。解剖図は、治療計画(ジオプトリの矯正及び乱視の光軸)を最適化するために、外科医によって直接使用される。レーザ治療アルゴリズムを直接導くために、角膜の解剖図の表面データを使用するFDAの試みを介して、現在行われているシステムがある。これは、現在の広域ビームレーザ屈折矯正手術システムは、解剖図データを使用するために必要とされるレーザビームの詳細を提供できないから、ある型の走査レーザスポットを使用することがなされている。各々の目は、切除を行う前に目の輪郭に関して、個々に分析される。ここでの考え方は、現在広域ビームシステムでなされているような、球形表面を仮定することとは対照的に、角膜の表面全体に、曲率の変化している程度及び高さの変化を考慮することである。これらの曲率、又は能力が目の解剖図によって、例えばケラトロン、オーブテック、又はツアイツハンフレイによって販売されるシステムを使用して測定されるならば、それらは、各々の個々の目に応じて作り変えた切除パターンを作るために、(マナーリンによって述べられたような)屈折矯正から派生することの範囲以内で考慮することが出来る。これらの切除は、走査スポットシステム、いっそのことDMDアプローチによって実行されるに違いなく、そのことは、個々の領域がその他の領域とは異なる治療をなされるに違いないからである。先に取込こまれた参考文献2及び参考文献4は、DMDアプローチを論じている。このアプローチでさえ、角膜表面で測定される収差のみが、屈折矯正から派生することに含まれることとして限定される。 More recently, eye outline anatomy has been used to provide a more accurate measure of refraction. Current FDA proposed refractive laser systems do not directly use an eye modeling system, such as a cornea mapper or wavefront sensor, to create an accurate treatment profile for the patient's eye. The anatomical chart is used directly by the surgeon to optimize the treatment plan (diopter correction and astigmatism optical axis). There are currently systems in place through FDA's attempt to use surface data of the corneal anatomy to directly guide the laser treatment algorithm. This is due to the use of certain types of scanning laser spots because current wide beam laser refractive surgery systems do not provide the details of the laser beam needed to use anatomical data. Each eye is individually analyzed for eye contours prior to performing the resection. The idea here is to consider the degree of curvature change and height change across the surface of the cornea, as opposed to assuming a spherical surface, as is currently done in wide-area beam systems. That is. If these curvatures, or abilities, are measured by an anatomical chart of the eye, for example using a system sold by Keratron, Orbtec, or Zuihan Hanfrey, they are made for each individual eye. To create an altered ablation pattern, one can consider within the scope of deriving from refractive correction (as described by Mannerin). These ablation must be performed by a scanning spot system, more specifically a DMD approach, because individual areas must be treated differently from other areas. References 2 and 4 previously incorporated discuss the DMD approach. Even this approach is limited in that only aberrations measured at the corneal surface are included in deriving from refractive correction.
これまでの最適なアプローチは、近年導入の目の波面センシング解析の使用である。この新しい技術を用いて、目の角膜表面を矯正するための一組の非常に強力な道具が提供される。波面センシングは、目全体の視覚的なシステム、例えば角膜、レンズ、硝子液及び網膜を考慮して、総合的な屈折の解析結果を提供する。波面センシング解析の結果は、ほぼ完全な屈折の測定をもたらす波形モデルを与える。これは、唯角膜のみを解析する現在の技術システムに対して、目の優れた解析結果を提供する。波面データは、走査スポットシステムを操作するために使用されてもよいが、それは依然として、前に議論した問題を包含している。しかしそれは、波面センサ解析のデジタルの特性により、DMDアプローチと直接互換できる。この波面センサ-DMDアプローチは、特許文献3を先に組込んで詳細に論じられている。 The best approach so far is the use of wavefront sensing analysis for eyes that have recently been introduced. Using this new technique, a set of very powerful tools are provided for correcting the corneal surface of the eye. Wavefront sensing provides a comprehensive refraction analysis result, taking into account the visual system of the entire eye, such as the cornea, lens, vitreous humor and retina. The result of the wavefront sensing analysis gives a waveform model that results in a nearly complete refraction measurement. This provides an excellent eye analysis result for current technical systems that analyze only the cornea. Wavefront data may be used to operate the scanning spot system, but it still encompasses the issues discussed previously. But it is directly compatible with the DMD approach due to the digital nature of wavefront sensor analysis. This wavefront sensor-DMD approach has been discussed in detail, incorporating Patent Document 3 first.
屈折矯正手術:僅かに活性化した眼内レンズ及びDMDの用途
最近の十年で、正常な視力に戻すために、手術の時に安全で実用的な方法となる人工水晶体のための構造、材料及び移植技術の急速な進展がなされた。
Refractive Surgery: Slightly Activated Intraocular Lens and DMD Applications Structures, materials, and materials for artificial lenses that will be a safe and practical method during surgery in recent decades to restore normal vision Rapid progress in transplant technology was made.
さらに近年、構造は、人工水晶体によって、遠近調整を提供する手段を与えた。このような試みは、屈折の多焦点レンズ、可撓性の(液体で満たされた)レンズ、多要素構造及び蝶番式光学器械(hinged optics)を包含する。これらの人工水晶体は、なおただ「広い」固定した能力の(球面及び乱視の両方の)矯正を提供するだけであるが、それらはある必要に応じた能力を提供する。 More recently, the structure has provided a means of providing perspective adjustment by an artificial lens. Such attempts include refractive multifocal lenses, flexible (liquid-filled) lenses, multi-element structures and hinged optics. While these artificial lenses still only provide “wide” fixed ability (both spherical and astigmatism) correction, they provide certain necessary abilities.
さらにより最近、光によって活性化された人工水晶体が提供された。これらの視覚要素は、ポリマーマトリックスに分散させた屈折を調整する混合物を有する。屈折を調整する混合物は、例えば紫外線光刺激のような(より長い波長の紫外線:325nmから340nmまでの範囲)刺激を誘発する重合を生じる可能性がある。この方法で、目の視覚測定(例えば形状的な諸特性、波面等)は、屈折を調節する混合物の重合を誘発することによって追跡させることが可能になり、重合の量は、視覚測定によって決定される。このように、角膜表面全体にわたって、曲率の変化している程度及び高さの変化が、単純な球形表面を仮定することに対抗するように、量として取込むことが出来る。現状、キセノン−水銀アークランプからの平行な光(1mmのホトマスクを介して340nm)、又はヘリウム−カドミウムレーザからの平行な光(325nm、1mmビーム直径)が、屈折を調整する混合物を活性化及び安定化する(又は「固定する」)ために使用される。全体の人工水晶体を重合させるために、1nmのフォトマスク、又は1mmのレーザビームが、参照によって全体的に組込まれた特許文献1で述べられたように、人工水晶体全体にわたって移動し又は走査されなければならない。人工水晶体全体にわたって小型マスク又は小さな直径のレーザビームを走査することは、上記に議論した角膜の組織の形状を変える走査スポットアプローチで述べたような同様な問題をもたらす。その結果、正確に平行になった広域ビームアークランプ、又は広域ビームレーザに接続される場合、この技術は、形状的な諸特性の又は、波面のセンサ解析のデジタル特性によって、DMDアプローチと直接互換性があり、それ故より大きく、特別仕様のレーザビームパターンをより正確に提供することが出来る。 Even more recently, artificial lenses activated by light have been provided. These visual elements have a mixture that modulates refraction dispersed in a polymer matrix. Mixtures that modulate refraction can result in polymerization that induces stimulation, such as ultraviolet light stimulation (longer wavelength ultraviolet light: 325 nm to 340 nm range). In this way, visual measurements of the eye (eg geometrical properties, wavefronts, etc.) can be tracked by inducing polymerization of the mixture that regulates refraction, and the amount of polymerization is determined by visual measurement. Is done. Thus, over the entire corneal surface, the degree of curvature change and the change in height can be taken in as quantities to counter the assumption of a simple spherical surface. Currently, parallel light from a xenon-mercury arc lamp (340 nm through a 1 mm photomask) or parallel light from a helium-cadmium laser (325 nm, 1 mm beam diameter) activates a mixture that adjusts refraction and Used to stabilize (or “fix”). In order to polymerize the entire artificial lens, a 1 nm photomask or 1 mm laser beam must be moved or scanned across the artificial lens as described in US Pat. I must. Scanning a small mask or small diameter laser beam across the artificial lens results in similar problems as described above for the scanning spot approach that changes the shape of the corneal tissue. As a result, when connected to a precisely paralleled wide beam arc lamp, or wide beam laser, this technology is directly compatible with the DMD approach, either by geometrical characteristics or by digital characteristics of wavefront sensor analysis. And therefore can provide a larger and more specific laser beam pattern more accurately.
紫外線波長のためのDMDの課題
上記の議論から、DMDが、角膜の形状を変える適用と人工水晶体の活性化の適用の両方において、より進歩した測定技術によって必要とされるより繊細な分解能と特別仕様のレーザビームパターンを獲得するための必要なレーザ放射制御を提供するために、理想的に適合していることが明らかとなる。しかし今までに、レーザ屈折矯正手術で使用されるエキシマー波長(193nm)の、又は光に活性化される人口水晶体アプローチで使用される波長(325nmから340nmまで)の放射する商品化されたDMDはなかった。最短に最適化された波長は、製作することによって与えることが出来るが、なお実験的なDMDが、レーザ屈折矯正手術領域で角膜をエッチングするために必要な193nmよりかなり上の365nmである。
DMD Challenges for Ultraviolet Wavelengths From the above discussion, DMD is more sensitive to the finer resolution and special needs required by more advanced measurement techniques in both corneal shape changing applications and artificial lens activation applications. It becomes clear that it is ideally suited to provide the necessary laser radiation control to obtain the specified laser beam pattern. But to date, commercialized DMDs emitting at the excimer wavelength (193nm) used in laser refractive surgery or at the wavelength (325nm to 340nm) used in the light-activated artificial lens approach have been There wasn't. The shortest optimized wavelength can be given by fabrication, but still the experimental DMD is 365 nm, well above the 193 nm required to etch the cornea in the laser refractive surgery area.
図3を参照して、人工水晶体の適用で使用される325nmの波長において、たった約83%の光が、一回経路でUVコーティングされたDMD窓を介して透過されることが留意される。さらに、DMD装置において、ミラーに当たる光は、窓を介して二回経路を通らなければならず、すなわち光は、一度窓を介して伝わり、ミラーから反射して装置を出るために再び窓を介して伝わらなければならない。これは、DMDミラーからの100%反射、又は窓単独による31%の損失を仮定して、元の325nmの光のたった約69%(0.83×0.83)が、DMD装置から戻ることを意味している。340nmで、たった約91%の光が、一回経路で透過される。このように、DMDミラーの100%反射、又は窓単独による17%の損失を仮定して、340nmに対して、元の340nmの光のたった約83%(0.91×0.91)が、DMDから戻る。この損失の結果は、レーザ源がより高いエネルギー出力レベルで運転されなければならないことであり、それはまた、ビームの形状と放出光学機器の損傷を増加する。さらに、レーザビームを形成し、均質化し放出するために必要な光学機器に関係するそのほかの損失(一般的に45%から60%の損出)がある。付加的な損失は、使用の結果として光学コーティングの損傷からもたらされる。 Referring to FIG. 3, it is noted that at the 325 nm wavelength used in artificial lens applications, only about 83% of the light is transmitted through the UV coated DMD window in a single pass. Furthermore, in a DMD device, the light hitting the mirror has to go through the path twice through the window, i.e. the light travels once through the window and reflects again off the mirror and again through the window to exit the device. Must be communicated. This means that only about 69% (0.83 x 0.83) of the original 325nm light returns from the DMD device, assuming 100% reflection from the DMD mirror or 31% loss due to the window alone. Yes. At 340 nm, only about 91% of the light is transmitted in a single pass. Thus, assuming about 100% reflection of the DMD mirror, or 17% loss due to the window alone, only about 83% (0.91 × 0.91) of the original 340 nm light returns from the DMD versus 340 nm. The result of this loss is that the laser source must be operated at a higher energy output level, which also increases the beam shape and damage to the emission optics. In addition, there are other losses (typically 45% to 60% loss) related to the optics required to form, homogenize and emit the laser beam. Additional losses result from optical coating damage as a result of use.
さらに窓の損失を説明するために、エネルギー密度257mJ/cm2で直径1mm、325nmのヘリウム−カドニウムレーザビームが、屈折率を調整する混合物の重合を誘引するために必要である、特許文献1からの例を考慮する。屈折率を調整する混合物を活性化するためにDMDを必然的に使用する場合、一度にレーザビームで6.35mmの人工水晶体の全体を覆うために、これは、人口水晶体で81mJのエネルギーが必要である。上述の325nmで31%の窓の損失と共に、ビームの形成と放射する光学機器に対して、50%の一般的な損失を合せて、これは、2分から10分の運転の間にレーザから500mJを超えるエネルギーが必要である。このように、レーザエネルギーの必要量を下に維持するために、出来るだけ損失がない遠紫外線窓を有することが、有利である。 To further explain the window loss, a helium-cadmium laser beam with an energy density of 257 mJ / cm 2 and a diameter of 1 mm and a diameter of 325 nm is required to induce polymerization of the mixture that adjusts the refractive index. Consider the example. If DMD is inevitably used to activate the refractive index adjusting mixture, this requires 81 mJ of energy in the artificial lens to cover the entire 6.35 mm artificial lens with the laser beam at once. is there. Combined with the above mentioned 325nm 31% window loss, for beam forming and emitting optics, combined with a 50% general loss, this is 500mJ from the laser during 2 to 10 minutes of operation. More energy is needed. Thus, it is advantageous to have a deep UV window that is as lossless as possible in order to keep the required amount of laser energy down.
別の例として、角膜組織をエッチングするために必要とされるエネルギー密度を考慮する。エネルギー密度は、システム毎に変わるけれど、一般的な値は160mJ/cm2である。現在の商業的に生産される、しかし試験的な、DMDは、190nmと250nmとの間(一般的には193nm)のレーザ屈折矯正手術の波長に対して働いていない。なぜなら、図3から分かるように、DMDのミラーを覆っている紫外線コーティング窓は、250nmより下の波長に対し光学的な透過率は0%である。このように、この適用に対してDMDを実施するための唯一の方法は、これらの遠紫外線波長用になっている窓を使用することである。レーザ屈折矯正手術で使用される一般的な6mmスッポトに対して、エネルギー密度160mJ/cm2では、45mJ必要である。遠視の矯正に使用される10mmスッポトに対して、125mJ必要である。広帯域レーザのための一般的な取扱時間は、数秒から1分までの範囲である。このように、遠紫外線窓は、レーザエネルギーの要求値を下に維持するために、出来るだけ損失が無いことが必要である。 As another example, consider the energy density required to etch corneal tissue. The energy density varies from system to system, but a typical value is 160 mJ / cm 2 . Current commercially produced, but experimental, DMDs do not work for laser refractive surgery wavelengths between 190 nm and 250 nm (generally 193 nm). This is because, as can be seen from FIG. 3, the UV coating window covering the DMD mirror has an optical transmission of 0% for wavelengths below 250 nm. Thus, the only way to implement DMD for this application is to use windows that are for these far ultraviolet wavelengths. For a typical 6 mm spot used in laser refractive surgery, an energy density of 160 mJ / cm 2 requires 45 mJ. For a 10mm spot used to correct hyperopia, 125mJ is required. Typical handling times for broadband lasers range from a few seconds to a minute. Thus, the deep ultraviolet window needs to be as lossless as possible in order to maintain the laser energy requirement below.
現在のDMD窓構造を用いて存在する別の重大な課題は、窓表面からの反射、詳細には窓のDMDミラー側の反射である。もしも、窓とそのコーティングが、使用される波長に対し最適でなければ、反射は窓の内側からミラーへと前後に跳ね返り、正しくないパターンが放射される結果は、干渉問題を引き起こしうる「ゴースト像」を生じさせる。 Another significant challenge that exists with current DMD window structures is reflection from the window surface, specifically the reflection on the DMD mirror side of the window. If the window and its coating are not optimal for the wavelength used, the reflections bounce back and forth from the inside of the window to the mirror and the result of the incorrect pattern being radiated can cause interference problems. ".
現在のDMD窓アセンブリは、コバール(Kovar(登録商標))(ASTM-F-15)合金のフレームとホウ珪酸塩のガラス窓とから組み立てられている。この組合せは、局所的環境から半導体を保護するための一般的なガラス-セラミック密閉システム(例えば、EPROMS)である。コバール(登録商標)は、低熱膨張合金で、化学的組成は、正確で一様な低熱膨特性を保証するために狭い制限値の範囲で制御されている。 Current DMD window assemblies are constructed from a Kovar® (ASTM-F-15) alloy frame and a borosilicate glass window. This combination is a common glass-ceramic sealing system (eg EPROMS) for protecting semiconductors from local environments. Kovar® is a low thermal expansion alloy whose chemical composition is controlled within a narrow range of limits to ensure accurate and uniform low thermal expansion properties.
現在のDMDの適用で使用される最も一般的なホウ珪酸塩のガラスは、コーニング(Corning)7056である。コーニング7056ガラスは、可視光線スペクトラムDMDの適用に対してよい働きをする。なぜならそれは、可視光線を良く透過し、熱膨張率(CTE)が、コバール(登録商標)に非常に近い(コーニング7056:5.15×10-6/℃対コバール(商標登録):5.2×10-6/℃)からである。これは、両方がほぼ1,000℃で熱せられた場合に、ガラスと金属の密閉を可能にする。従来の密閉性の定義は、ヘリウム精密リーク試験(mil-std803又はJEDIC-JESD22-A109-A)に基づいており、数値は、5×10-8atm-cc/sヘリウム又はそれ以下である。密閉はガラスと金属の両方を、ガラスによって金属に濡れが生じるまで加熱することによって形成し、化学接着剤又はある機械的なかみ合わせの開発によって後を継がれていて、このように封印が維持されている。コーニング7056の基本透過スペクトラムは、図4に示される。ガラスに適切な反射防止(AR)コーティングを適用することによって、図3の伝播スペクトラムが達成される。光学的透過は、近紫外線波長を取扱うためにより低い方に移ることが可能であるが、これは可視スペクトラム部分の質が低下することに留意が必要である。最後にこのガラスは、遠紫外線から中波紫外線の波長まで大して効果的に透過しないことを、再度留意が必要である。代わりに、異なる材料、例えば溶融シリカが要求される。 The most common borosilicate glass used in current DMD applications is Corning 7056. Corning 7056 glass works well for visible spectrum DMD applications. Because it transmits well visible light and has a coefficient of thermal expansion (CTE) very close to Kovar (Corning 7056: 5.15 × 10 −6 / ° C. vs Kovar®: 5.2 × 10 −6 / ° C). This allows glass and metal to be sealed when both are heated at approximately 1,000 ° C. The conventional definition of hermeticity is based on the helium precision leak test (mil-std803 or JEDIC-JESD22-A109-A), and the numerical value is 5 × 10 −8 atm-cc / s helium or less. Sealing is formed by heating both glass and metal until the glass wets the metal and is followed by the development of chemical adhesives or some mechanical interlocking, thus maintaining the seal. ing. The basic transmission spectrum of Corning 7056 is shown in FIG. By applying an appropriate anti-reflective (AR) coating to the glass, the propagation spectrum of Figure 3 is achieved. It should be noted that optical transmission can be shifted lower to handle near ultraviolet wavelengths, but this degrades the quality of the visible spectrum portion. Finally, it should be noted again that this glass does not transmit as effectively as far ultraviolet to medium wave ultraviolet wavelengths. Instead, different materials are required, such as fused silica.
溶融シリカは、遠紫外線から中紫外線までに使用される最も一般的な材料の一つである。溶融シリカは、結晶方位を持たない多結晶質、等方性材料である。その物理的な、熱的な、誘電性の及び光学的な特性は、計測の全ての方向で一様である。上記の適用のために特に製作された、エキシマー級溶融シリカと呼ばれる特別な品質の溶融シリカがある。不幸にも、溶融シリカの熱膨張率(0.55×10-6/℃)は、コバールの熱膨張率(5.2×10-6/℃)と決して近くなく(ほぼ桁のオーダで異なっている)、温度が変化をする時に製造工程中及び製造後の環境において、二つの間の密閉は維持されない。これは、密閉されたDMDの半導体空間の中に外部の環境を許すことであり、マイクロミラーが適切に機能しなくなるので、窓の後ろのマイクロミラーに有害となる。最も一般的な問題の一つは、ミラーが止まって動かなくなり、命令に応答しないことである。 Fused silica is one of the most common materials used from deep UV to mid UV. Fused silica is a polycrystalline, isotropic material that has no crystal orientation. Its physical, thermal, dielectric and optical properties are uniform in all directions of measurement. There is a special quality fused silica called excimer grade fused silica that was specifically made for the above applications. Unfortunately, the coefficient of thermal expansion of fused silica (0.55 × 10 -6 / ° C) is never close to the coefficient of thermal expansion of Kovar (5.2 × 10 -6 / ° C) (almost orders of magnitude different) The seal between the two is not maintained during the manufacturing process and in the post-manufacturing environment when the temperature changes. This is to allow an external environment within the sealed DMD semiconductor space, which is detrimental to the micromirror behind the window, as the micromirror will not function properly. One of the most common problems is that the mirror stops and stops moving and does not respond to commands.
現在のDMDミラー構造に関して、三つの付加的な問題がある。第一に、現在の商業的に運用可能なDMD装置は、入射光を反射するためにむき出しのアルミニウムミラーを使用する。コーティングされない、又はむき出しのアルミニウムは、200nmから2000nmまでの波長で、ほぼ85%の絶対反射率を有する。この反射率は、波長が、現在製造されるDMD装置の主な適応領域内の可視領域に移る場合に増加し(400nmを超えて750nmで平均約90%)、波長が200nmより下(例えば、193nmに対して約84-86%及び157nmに対して約65-70%)に移る場合に減少する。その結果、コーティングなしアルミニウムミラーは、ある紫外線の適用に対して、85%以下の反射率、又は15%以上の損失を与える。 There are three additional problems with current DMD mirror structures. First, current commercially operational DMD devices use bare aluminum mirrors to reflect incident light. Uncoated or bare aluminum has an absolute reflectivity of approximately 85% at wavelengths from 200 nm to 2000 nm. This reflectivity increases when the wavelength moves to the visible region within the main adaptive region of currently manufactured DMD devices (over 90% on average at over 750 nm over 400 nm) and below 200 nm (eg, Decrease to about 84-86% for 193nm and about 65-70% for 157nm). As a result, uncoated aluminum mirrors give less than 85% reflectivity or more than 15% loss for certain UV applications.
第二に、ミラーに当たる紫外線エネルギーもまた、徐々にミラーを侵食して、それらを損傷し変形する。これは、目標に加えられるレーザエネルギーパターンに悪影響を及ぼす。 Secondly, the UV energy hitting the mirrors also gradually erodes the mirrors, damaging and deforming them. This adversely affects the laser energy pattern applied to the target.
三番目に、入射する紫外線のエネルギーは、ミラーの間を移動して、ミラーの陰にある基調をなす半導体制御構造物に影響を与える。これは、DVD装置を劣化に導く。 Third, the energy of the incident ultraviolet light moves between the mirrors and affects the underlying semiconductor control structure behind the mirrors. This leads to degradation of the DVD device.
紫外線光にほぼ透明なDMDのための窓アセンブリを提供することが、本発明の目的である。 It is an object of the present invention to provide a window assembly for a DMD that is substantially transparent to ultraviolet light.
スペクトルの近、遠及び真空紫外線区域の光の波長にほぼ透明なDMDのための窓アセンブリを提供することが、本発明の別の目的である。 It is another object of the present invention to provide a window assembly for a DMD that is substantially transparent to light wavelengths in the near, far and vacuum ultraviolet regions of the spectrum.
最小限の反射率を有するDMDのための窓アセンブリを提供することが、本発明のさらなる目的である。 It is a further object of the present invention to provide a window assembly for a DMD that has minimal reflectivity.
窓枠で密閉される窓を包含するDMDのための窓アセンブリを提供することもまた、本発明の目的である。 It is also an object of the present invention to provide a window assembly for a DMD that includes a window sealed with a window frame.
紫外線波長、詳細にはスペクトルの近、遠及び真空紫外線波長区域の光を使用する用途に適合する窓を有するDMDを提供することが、本発明の追加の目的である。 It is an additional object of the invention to provide a DMD having a window that is compatible with applications using ultraviolet wavelengths, particularly light in the near, far and vacuum ultraviolet wavelength regions of the spectrum.
DMD窓のシールが、ガス放出の問題に直面せず、DMDのミラー又は制御電子機器に悪影響を与えない、紫外線波長と共に使用するためのDMDを提供することが、本発明のさらに別の目的である。 It is yet another object of the present invention to provide a DMD for use with ultraviolet wavelengths, where the DMD window seal does not face outgassing problems and does not adversely affect DMD mirrors or control electronics. is there.
紫外線光と共に使用するのに適合し、一般的な光学の手入れ液剤、例えばアセトン及びメタノールによって安全に手入れがなされるDMD窓の構造を提供することが、本発明のさらにさらなる目的である。 It is a still further object of the present invention to provide a DMD window structure that is adapted for use with ultraviolet light and is safely maintained by common optical care solutions such as acetone and methanol.
DMDシステム全体を介して、紫外線光の透過と反射を増加することが、本発明のさらに追加の目的である。 It is a still further object of the present invention to increase the transmission and reflection of ultraviolet light throughout the DMD system.
以下に詳細に議論されるこれらの目的に関して、DMD装置のための近、遠及び真空紫外線波長の窓アセンブリと、同様のものが組込まれているDMD装置とが提供される。窓アセンブリは、高温金属合金フレームに備えられた溶融シリカガラスを包含する。好ましい実施形態において、溶融シリカガラス窓は、フッ化アルゴングレード溶融シリカであって、フレームはコバール(登録商標)のようなニッケル-コバルト-鉄合金から作られる。鉛/銀合金接合部材界面が、フレームの窓の接合点に備えられ、合金とガラスの間の密閉を用意する。光透過を意図した波長のために光学コーティングの仕様が、反射を減少し、光の透過を増加するガラス窓の内部及び外部の表面に適用される。 For these purposes discussed in detail below, near, far and vacuum ultraviolet wavelength window assemblies for DMD devices and DMD devices incorporating the same are provided. The window assembly includes fused silica glass provided in a high temperature metal alloy frame. In a preferred embodiment, the fused silica glass window is argon fluoride grade fused silica and the frame is made from a nickel-cobalt-iron alloy such as Kovar®. A lead / silver alloy joint member interface is provided at the joint of the frame window to provide a seal between the alloy and the glass. Optical coating specifications for wavelengths intended for light transmission are applied to the interior and exterior surfaces of glass windows that reduce reflection and increase light transmission.
結果として得られる窓アセンブリ、及び同様のものを備えたDMDは、真空紫外線、遠紫外線及び近紫外線の波長にわたって、紫外光の優れた透過性のために適用される。このような紫外光のために適用される窓を備えたDMDは、手術及び、眼内レンズ、コンタクトレンズ又は眼鏡、叉は表面の生体反応を選択的に変えるような医療装置の製造の両方面での医療技術において、集積回路(IC)の製作及びその他の光学リソグラフィの応用(ポリマー配列のような)、工業用レンズの注文生産、ミクロ機械加工(例えば、微細孔の穿孔処理、選択的な薄膜剥離、及びフライス加工)、及び材料の精密表面処理等のその他の分野においても、適用性を有する。 The resulting window assembly, and the DMD with the like, are applied for excellent transparency of ultraviolet light over the vacuum ultraviolet, far ultraviolet and near ultraviolet wavelengths. DMDs with windows applied for such ultraviolet light are both aspects of surgery and the manufacture of intraocular lenses, contact lenses or glasses, or medical devices that selectively alter the biological response of the surface. In medical technology, integrated circuit (IC) fabrication and other optical lithography applications (such as polymer arrays), industrial lens customization, micromachining (eg, micro-hole drilling, selective It also has applicability in other fields such as thin film stripping and milling) and precision surface treatment of materials.
本発明の追加の目的と有利性は、提供された図面に関連してなされた詳細な記述と照合して、技術において熟達したものであることが明白になる。 It will be apparent that the additional objects and advantages of the present invention are technically proficient in comparison with the detailed description made in connection with the provided drawings.
本発明の好ましい実施形態に従う、図5(a)-5(c)を参照しながら、DMD装置50のための紫外線透過DMD窓アセンブリ20は、高温金属合金フレーム24に備えられた溶融シリカガラス窓22を包含する。接合部材26は、窓22とフレーム24の接合箇所に供給される。
Referring to FIGS. 5 (a) -5 (c), a UV transmissive
所望される実施形態において、溶融シリカグラス窓22は、好ましくはコーニング社(HPFS(登録商標)ArFグレード溶融シリカ、コーニング社コード7980)から入手可能なフッ化アルゴングレードである。最小の表面品質は、好ましくは、633nmでλ/10の形状、10/5S/D(スクラッチ/ディグ(scratch/dig))の表面品質、及び3arc-minutesより小さい平行角を備えることを指定される。フッ化アルゴングレード溶融シリカの基礎(非コーティング又はむき出し)の外部透過スペクトラムは、図6に示される。図6から、フッ化アルゴングレード溶融シリカは、185nm又はそれ以上の紫外線波長で少なくとも90%の透過率を有することが、留意される。代わりに、その他のタイプのエキシマーグレード溶融シリカは、CVIレーザ社、コーヘーレントオーバーングループ社及びアクトンリサーチ/ローパーサイエンティフィック社から容易に入手出来て、代用が可能である。
In a desired embodiment, the fused
フレーム24のための高温合金は、好ましくはコバール(登録商標)(ASTM F15)のようなニッケル-コバルト-鉄合金であり、29%ニッケル、17%コバルト、0.30%マグネシウム、0.02%カーボン及び残りが鉄の成分を有する。
The high temperature alloy for
所望される接合材料26は、鉛/銀合金(約97.5%鉛及び2.5%銀)である。所望される窓フレーム24の矩形形状(すなわち、鋭角な角)が、熱膨張差による応力を発生するが、比較的延性な鉛/銀合金は熱膨張差に適応するから、鉛/銀合金が所望されて、ガラスを物理的に固定し続ける助けとなる。その他の鉛ベース合金、例えば鉛/銅、鉛/ニッケル、鉛/チタン及び鉛/錫もまた使用される。加えて、錫/銀、錫/アンチモン、錫/銀/銅、錫/銅、錫/銀/銅/アンチモン、錫/銅/アンチモン/銀、錫/銀/ビスマル、及び錫/ビスマルを含む錫合金もまた使用されるが、概ね高い融点(融点は、含まれる材料の熱膨張差を増幅し始める)を有しており、鉛ベースの合金より延性が少なく、溶融シリカ窓について乏しい濡れ性を示す。インジュウムを含む半田は、鉛を含む半田と比較して、延性、融点温度及び強度、並びにその他の物理的特性に関して優れているが、比較的に高価である。 The desired bonding material 26 is a lead / silver alloy (approximately 97.5% lead and 2.5% silver). Although the desired rectangular shape of the window frame 24 (i.e., sharp corners) generates stress due to differential thermal expansion, a relatively ductile lead / silver alloy accommodates the differential thermal expansion, the lead / silver alloy is As desired, it helps to keep the glass physically fixed. Other lead-based alloys such as lead / copper, lead / nickel, lead / titanium and lead / tin are also used. In addition, tin / silver, tin / antimony, tin / silver / copper, tin / copper, tin / silver / copper / antimony, tin / copper / antimony / silver, tin / silver / bismal, and tin / tin containing tin Alloys are also used, but have generally higher melting points (melting points begin to amplify the differential thermal expansion of the materials involved), are less ductile than lead-based alloys, and have poor wettability for fused silica windows. Show. Indium-containing solder is superior to solder containing lead in terms of ductility, melting temperature and strength, and other physical properties, but is relatively expensive.
以下に詳細に議論する光学コーティングは、ガラス窓22の内部と外部との表面44と42に、それぞれ適用される。このような光学コーティングは、好ましくは光学コーティングの専門会社、例えば数ある中で、マサチューセッツ州アクトンのアクトンリサーチ/ローパーサイエンティフィック社、オハイヨ州ハイランドハイツのクリーブランドクリスタル社、又はニューメキシコ州のアルバカークのCVIレーザ社、によって塗布される。
The optical coatings discussed in detail below are applied to the interior and
窓アセンブリ20は、次のように組立てられる。第一に高温金属合金窓フレーム24が、DMDに対応する形状と大きさで組立てられる。コバール(登録商標)が所望される材料である一つの理由は、要求された正確な寸法に容易に適合させることが出来て、またこのような適応のための典型的な材料だからである。このような寸法は、DMD製造業者、例えばテキサスインストルメント社から入手できる。別のアプローチにおいて、コバール(登録商標)フレームは直接製造業者から入手できる。いずれの場合でも、基本フレームは、底部ミラー端部(32で示す)を廻って面取りをすることによって変更される。
The
フッ化アルゴングレードの溶融シリカ窓22は、フレーム24に適合するようになっている大きさで組み立てられると共に、例えば窓部材が、端部34に沿って面取りをされて、中間物の鉛/銀合金ロウ付け材料のために溝状隙間を割り当てる。窓22がフレーム24の開口部36に設置され、フレーム24と窓22の面取りされた端部32,34は、好ましくは対称の溝38を画定して、鉛/銀合金接合材料26に割り当てる。所望される実施形態において、溶融シリカ材料22は、(好ましくは、応力緩和のために丸い角を有する)矩形形状で配置されるが、もしも、フレーム24が、形状を機械加工され、結果として窓の開口部36が、DMD50(図5(e))のミラー配置のDMDミラー全てを光が通過することを可能にするならば、(好ましくは、丸い角を有する)四角形又は円形配置が可能である。
Argon fluoride grade fused
次に窓22は、フレーム24に接合される。その結果として、窓22の面取りされた端部34は、好ましくはざらざらとなって、チタン成分を含む塗料で塗装される。そして、鉛/銀ロウ付け合金26は溝38に供給され、窓22、フレーム24及びロウ付け合金26は、ロウ付け合金26の共融温度(所望される鉛/銀合金で約305℃)に共に加熱される。加熱する間、接合は、(1)塗料とガラス、(2)塗料と鉛/銀合金、(3) 鉛/銀合金とフレームの各々の間で形成されて、結果としてフレームと窓は密閉になる。加熱は、合金26が溝38に提供される間に又は後に行ってもよい。そして好ましくは、定めた基準圧力の差圧及び0℃で、2×10-10atm-cc/secの低下値を確認するヘリウムリーク試験を用いて、シールのリーク試験が行なわれる。
Next, the
窓22の光の透過は、窓22の外面42と内面44とへの、以下に議論する、(DMDが使用される適用例に依存する、)コーティングの塗布に要求される、特定の波長又は波長束に対して最適化される。コーティングを塗布する前に、好ましくは、コーティング材料が、フレーム又は合金接合部の窓以外に拡散しないことを確保するために、物理的なマスクが、シールされた窓アセンブリの前に設置される。コーティングを塗布するために、幾つかの既存の方法がある。所望される実施形態において、一つの波長が選択されて、反射防止コーティングがデザインされ、窓の両表面に塗布される。例えば、193nmの適用において、コーティングしないフッ化アルゴン(ArF)グレード溶融シリカ窓は、表面(各々の窓に対し前と後の表面において)に対し、たったの約4.7%反射損出、又は二重経路適用(DMD適用例のように)において、約17.5%の損失を有する。窓の透過を増加するために、反射防止コーティングが、接合工程の後の付着工程を介して行われる。例えば、窓の外面42と内面44とに塗布される単層フッ化マグネシウム(MgF2)コーティングは、193nm及び正しい入射角に対して最適化されて、193nmで一回の表面反射を約1.7%に減少し(又は、二回通過の適用に対して全体で6.63%の透過損失)、それにもかかわらず、一般的なクリーニングの方法と薬品に対して非常に耐久性がある。
The transmission of light through the
コーティングの厚さは、表面に正規に衝突するビームに対して、四分の一波長(193×10-9/4=48.25×10-9m)の厚さから一般的に開始することによって選択される。非正規な入射ビームの適用に対しては、非正規な入射ビームに対するコーティング厚さの範囲内で光学経路長において効果的な差異が、考慮されなければならない。現在の適用において、コーティングは、入口角(16マイクロDMDミラー(図7(a))に対して20°、又は13.7マイクロDMDミラー(図7(b))に対して24°)とは対照的に、出口角(0°、又は窓に垂直)に対して、最適化される。これは、ミラーと内側窓表面との間の跳ね返る反射を有するために、有害となり得るDMD窓の出口でビームの反射を最小にする。しかし理想的には、反射防止コーティングが、0°から10°(16マイクロミラー)又は0°から12°(13.7マイクロミラー)の範囲の出射角にわたって、運転可能であるべきであり、この範囲で、入射ビームの反射防止率を改善する一方、十分に内側反射率を低減すべきである。 The coating thickness is typically selected by starting with a thickness of a quarter wavelength (193 x 10 -9 / 4 = 48.25 x 10 -9 m) for a beam that normally strikes the surface. Is done. For non-normal incident beam applications, effective differences in optical path length within the coating thickness range for non-normal incident beams must be considered. In the current application, the coating is in contrast to the entrance angle (20 ° for 16 micro DMD mirror (Figure 7 (a)) or 24 ° for 13.7 micro DMD mirror (Figure 7 (b)). Optimized for the exit angle (0 ° or perpendicular to the window). This minimizes the reflection of the beam at the exit of the DMD window, which can be harmful because it has a rebounding reflection between the mirror and the inner window surface. Ideally, however, the antireflective coating should be operable over an exit angle in the range of 0 ° to 10 ° (16 micromirrors) or 0 ° to 12 ° (13.7 micromirrors). While improving the antireflectance of the incident beam, the inner reflectivity should be sufficiently reduced.
「冷間」付着工程、例えばスパッタリングは、反射防止コーティングの適用に対して所望される。スパッタリング技術において、プラズマから形成された正のエネルギー粒子が、対象のコーティング材料に衝撃を与え、運動量を介して、蒸気として対象物をスパッタ原子に変えて、そして基板に接合される。スパッタリングは、広い領域にわたって一様なコーティングを製作することが出来て、蒸着技術よりもさらに効率的に付着材料を使用する。付着工程温度が、ロウ付け合金共融温度に達しない限り、その他の付着技術が利用できる。すなわち、高温を使用する付着技術、例えば、ロウ付け合金の融点を超える温度になって、密閉に欠陥を生じさせるかもしれない技術は、好ましさを阻害する。 A “cold” deposition process, such as sputtering, is desirable for application of anti-reflective coatings. In sputtering techniques, positive energetic particles formed from a plasma impact the coating material of interest, transform the object as sputtered atoms through momentum, and are bonded to the substrate. Sputtering can produce a uniform coating over a large area and uses deposited materials more efficiently than vapor deposition techniques. Other deposition techniques can be used as long as the deposition process temperature does not reach the braze alloy eutectic temperature. That is, deposition techniques that use high temperatures, for example, techniques that may cause the seal to become defective at temperatures that exceed the melting point of the brazing alloy, hamper preference.
さらに大きな透過性を得るために、所望する実施形態は、0°から12°の入射角で最適化された多層積層コーティングを使用するが、入射角の別の度数、例えば図7(a)に示される0°から10°に関する最適化が使用できる。このような積層コーティングは、マサチューセッツ州アクトンのアクトンリサーチ/ローパーサイエンティフィック社から入手可能であり、図8に示すように、193nm、入射角0°で、窓の表面に対して0.5%より良い反射率(99.5%又はそれより良い透過率)(又は二重経路適用において1.98%の全体損失)を提供する。しばしば「V」コーティングと呼ばれる、これらの狭帯域反射防止コーティングは、コーティング製造業者に工業所有権、例えば、使用する材料、層の数、層厚さのデザイン、コーティング材の付着技術、コンピュータ最適化アルゴリズム等がある。しかし一般的に、Vコーティングは、多層反射防止コーティングであって、一つの特定の波長に対してほぼゼロに構成要素の反射率を低減する。Vコーティングは波長と入射角の両方に極端に敏感である。単波長に対して最適化された基本の多層反射防止コーティングは、QQ(quarter/quarter)コーティングと呼ばれる。最も単純な形状において、QQコーティングは、二つの層から成っていて、いずれも重要な波長において、四分の一波長の光学厚さを有する。外部層は、低屈折率材料から作られて、内部層は高屈折率(基板、例えばフッ化アルゴングレード溶融シリカと比べて)の材料から作られる。図9(a)に示したように、波面Bと波面C(それぞれ第二と第三の反射)は、波面A(第一反射)の位相から両方とも正確に180°ずれる。コーティングの性能は、相対的な大きさと位相について計算されて、反射されたビームの正味の大きさの全体値を得るために合計される。完全な構造においてこの結果は、図9(b)で「合成された波」によって示すようなゼロ反射率となるだろう。図9(a)と9(b)の一般的な例は、1.52の屈折率n3のクラウンガラス、1.38の屈折率n1のっフッ化マグネシウム第一層、及び1.70の屈折率n2の(ベリリウム酸化物又はマグネシウム酸化物のような)第二層を述べている。垂直入射でこのような二層コーティング対する正確なゼロ反射率の式は、
多層反射防止コーティングを生成することの代替の方法において、層は異なった厚さを有する。これは、(上記のような)層の厚さが一定である代わりに、使用できる材料の屈折率を適合するために層を調整することが出来る。与えられた材料の組合せに対して、デザイン波長でほぼゼロ反射率与える、通常、二組の層の厚さがある。これらの二つの組合せは、全体の厚さが異なっている。この方法はまた、入ってくる光の入射角が、表面に関して通常でない場合に、コーティングの構造で助成する。しかし、二つの主要な結果は、反射率そして透過率の複雑な入射角の依存を導く。第一に、どの層からでも前と後との表面反射の経路の差は、角度の関数である。入射角が、表面に関して正常に0°から増加する場合に、光の経路の差は減少する。経路差の変化は、二つの干渉する反射の間の位相差の変化を生ずる。第二に、どのような光学的界面の反射率も、入射角に従って変化するから、組合された時に、二つの直接関係のある反射の間の位相差は、相関的な大きさで共に変化する。このように、任意の入射角での多層コーティング構造は複雑である。適切なコンピュータモデリングと最適化アルゴリズムは、光学コーティング会社、例えば、コーヘーレントアーバングループ、メレス-グリオット、及びアクトンリサーチ/ローパーサイエンティフィックによって実施することが出来て、彼らは、適切な物性値、粘着性、応力、耐久性等を有するコーティング材料を提供する。加えて、コーティングは、二方向の入射角、例えば、(1) 20°又は24°の入射角及び(2)0°の出射角の両方に対して最適化できる。 In an alternative method of producing a multilayer antireflective coating, the layers have different thicknesses. This allows the layer to be adjusted to match the refractive index of the materials that can be used, instead of having a constant layer thickness (as described above). For a given material combination, there are typically two sets of layer thicknesses that give nearly zero reflectivity at the design wavelength. These two combinations differ in overall thickness. This method also aids in the structure of the coating when the incident angle of incoming light is unusual with respect to the surface. However, two main results lead to complex incident angle dependence of reflectivity and transmissivity. First, the difference between the front and back surface reflection paths from any layer is a function of angle. When the angle of incidence increases normally from 0 ° with respect to the surface, the light path difference decreases. A change in path difference results in a change in phase difference between two interfering reflections. Secondly, since the reflectivity of any optical interface varies according to the angle of incidence, the phase difference between two directly related reflections, when combined, varies together with a relative magnitude. . Thus, the multilayer coating structure at an arbitrary incident angle is complicated. Appropriate computer modeling and optimization algorithms can be performed by optical coating companies such as Coherent Urban Group, Melles-Griot, and Acton Research / Roper Scientific, which provide appropriate physical property values, adhesion A coating material having properties, stress, durability and the like is provided. In addition, the coating can be optimized for both angles of incidence, for example (1) both 20 ° or 24 ° incident angle and (2) 0 ° exit angle.
別の実施形態において、反射防止コーティングが、同一の窓基板材料を使用する二重波長を通過するようになっているものであってもよい。例えば、フッ化アルゴングレード溶融シリカ窓の一面に付けられた単波長193nmに最適化されたフッ化マグネシウムコーティングは、単表面反射率を193nmで約1.7%及び365nmで約2.75%に減少することが出来て、複数の波長の反射においては、その波長の間でほぼ同様に減少することが出来る。多層、二波長VVコーティングは、デザインされた波長でさらに低い反射率(より多くの透過)を達成するために適用させることが出来る。これは一般的に、追加のコーティング(積層)が必要であって、例えば上に述べたようなコーティングにおいては、企業の専門家によってコンピュータアルゴリズムを用いて最適化されなければならない。 In another embodiment, the anti-reflective coating may be adapted to pass dual wavelengths using the same window substrate material. For example, a single-wavelength 193nm optimized magnesium fluoride coating on one side of an argon fluoride grade fused silica window can reduce the single-surface reflectivity to about 1.7% at 193nm and about 2.75% at 365nm. Yes, in the reflection of a plurality of wavelengths, it can be reduced in a similar manner between the wavelengths. Multilayer, dual wavelength VV coatings can be applied to achieve even lower reflectivity (more transmission) at the designed wavelengths. This generally requires an additional coating (lamination), which, for example, in a coating as described above, must be optimized by a computer expert using a computer algorithm.
最終的に、光学コーティングをされ、密閉のシールをされた窓ユニットは、DMD半導体パッケージの通常の製造工程にあるDMD基盤に設置される。例えば、DMDチップは、ウェファーから分離され、プラズマ洗浄され、再注油され、現発明を用いて密閉される。好ましくは、これは並列抵抗シーム溶接工程を使用して行われるが、しかしその他のタイプの半導体溶接工程が使用されてもよい。非特許文献3を参照。基盤50は、望ましいパターンに配列するミラーの配置を実施するミラー配列52へ、処理装置からデータの伝達をするためのケーブル54が接続されるポート(示されていない)を含む。
Finally, the optically coated and hermetically sealed window unit is installed on the DMD substrate in the normal manufacturing process of the DMD semiconductor package. For example, the DMD chip is separated from the wafer, plasma cleaned, re-lubricated, and sealed using the present invention. Preferably, this is done using a parallel resistance seam welding process, but other types of semiconductor welding processes may be used. See Non-Patent Document 3. The
本発明の別の実施形態に従って、窓フレームは、コバール(登録商標)とはかなり異なる材料で組立てられる。フレーム材料は、シリカ繊維でも銅/長炭素繊維合金であってもよくて、紫外線透過性窓材料に比較的に近い熱膨張率を有していて、DMDパッケージに必要な形状に機械加工が可能である。窓材料は先に述べたように溶融シリカであり、又は以下に述べるような別の適切な紫外線透過性材料であることが可能である。湿式接着貼り合わせ窓とフレームアセンブリは、好ましくは、活性のある半田合金工程(例えば、ペンシルベニア州ランズデイルのマテリアルリソーシーズインターナショナルから入手可能なS-BOND(登録商標))のような技術を使用して、又は基本的なDMD本体に低蒸発エポキシを用いて接続される。 In accordance with another embodiment of the present invention, the window frame is assembled from a material that is significantly different from Kovar. The frame material can be either silica fiber or copper / long carbon fiber alloy and has a coefficient of thermal expansion that is relatively close to that of UV transmissive window materials and can be machined to the shape required for DMD packages. It is. The window material can be fused silica as described above, or another suitable UV transmissive material as described below. The wet bonded laminated window and frame assembly preferably uses a technique such as an active solder alloy process (eg, S-BOND® available from Material Resources International, Landsdale, Pa.). Or connected to the basic DMD body using low evaporation epoxy.
図10を参照して、さらに別の実施形態に従って、直接DMD基盤150にでも又、矩形のコバール(登録商標)製シールリング152(DMD基盤上にあってDMD基盤とコバール(登録商標)製窓フレームとの間の、隙間として及び溶融するユニオンとして、先行技術で用いられるショルダー)にでも接合される、適切な大きさと形状の窓122を用いることで、窓フレームを完全に削除することが出来る。例えば、低蒸気圧エポキシ154は、DMDの窓とセラミック基盤との間のシールをするために使用することが出来る。適切なエポキシ154のようなものは、マサチューセッツ州ベッドフォードのトラ−コン社から入手できるトラーボンド2116である。その他の適切なエポキシは、ニュージャージー州ハッケンサックのマスターボンド社から入手できる。ヘリウムリーク試験で稀に2×10-8atm-cc/secを超えるように、エポキシ接着は、真の密閉としてみなされないかもしれないのと同時に、接着が5×10-8atm-cc/sec未満のミルスタンダード803に合致していて、比較的容易に達成される非常によいシールでもある。シールを達成するために、好ましくは、エポキシ154を混合して塗布し、窓122を配置して、エポキシが硬化するまで窓122をDMD基盤150又はシールリング152に対して一様に押し付けることである。
Referring to FIG. 10, according to yet another embodiment, a rectangular Kovar® seal ring 152 (on the DMD substrate and on the DMD substrate and Kovar® window directly on the DMD substrate 150) By using a
図11(a)と11(b)を参照して、もしも、選択された材料に基づいて、単一エポキシが、窓222と、DMD基盤250又はシールリング252との両方に接着されないならば、中間材料260、例えばプラスチックが、窓222と、基盤250又はシールリング252との間に準備されて、第一エポキシ254を用いて、窓222と中間材料260との間の接着を提供し、第二のエポキシで中間材料260と、基盤250又はシールリング252との間の接着を提供してもよい。随意に、さらに以下に論議するように、エラストマのO-リング262は、真の密閉(11(b))を成すために、窓222と、基盤250又はシールリング252との間に準備されることが出来る。
Referring to FIGS. 11 (a) and 11 (b), if a single epoxy is not adhered to both the
図12(a)と12(b)を参照して、さらなる実施形態にさらに従って、窓322とDMD基盤350(及びシールリング352)は、エラストマシール、例えば、密閉となる真空ゲージO-リング362の周囲に固定される。適切なエラストマは、ゴム、ブチル、エチレンプロピレン、及び過フッ化炭化水素材料、例えばデュポンダウエラストマ社から入手可能なバイトン(登録商標)を含む。O-リング362は、様々な場所、例えばコバール(登録商標)製シールリング352の内側、又は外側に設置できる。(さらに以下で議論される)O-リング362上の、起こりえる大きな締付け力の不足により、及び/又は、O-リング362のその上にあるコバール(登録商標)製シールリング352が、完全にフラットでないかもしれないから、O-リングシールは、シールを促進するために改良が必要かもしれない。
Referring to FIGS. 12 (a) and 12 (b), in further accordance with a further embodiment,
図12(c)を参照して、これを受けて、極端にフラットな中間材料364が、セラミック本体350と窓322との間の現在のコバール(登録商標)製シールリング352上で使用されてもよく、中間材料364が、低蒸発エポキシ354を用いてコバール(登録商標)製シールリング352に接着されてもよい。このアプローチは、真の密閉を提供する。窓とDMD基盤をO-リングに押し付けるための締付け力は、いくつかの方法で成し遂げられて、その内の三方法は次に論議される。
Referring to FIG. 12 (c), in response, an extremely flat
初めに、さらに図12(a)と12(b)を参照して、クランプ370は窓322上にあって、光が窓322の中へ及び外へ通過できる、クランプの中央にポート372を含む。DMD基盤350は、放熱板374に接続される。クランプ370は、好ましくは、クランプの前部からDMD基盤の後部周囲へ、及び好ましくは放熱板374へ、C-形状で延伸する二つのアーム376,378を含む。代替として、アーム376、378は、DMDの基盤350の唯一後部に延伸することが出来る。ネジ380は、O-リング362に接触している窓322全体に一様に圧力を掛けるために使用される。これを実施するための複数の異なった方法がある。
Initially, and with further reference to FIGS. 12 (a) and 12 (b),
さらに、図12(a)と12(b)を参照して、第一アセンブリに従って、O-リング362が最初に塗布されて、窓322が適切にO-リングに配置される。そして、クランプ370が塗布されて、窓322をO-リング362に保持する。最後にネジ380が、密閉を形成するために、窓322をO-リング362に一様に引き寄せるクランプアーム376,378に対して捩じ込まれる。
Further, with reference to FIGS. 12 (a) and 12 (b), according to the first assembly, O-
図13(a)と13(b)を参照して、第二アセンブリに従って、O-リング462は、セラミックDMD基盤450の上に又はシールリング452の上に配置される。次に、好ましい低蒸発エポキシ454が、窓422の及び、DMD基盤450又はコバール(登録商標)製シールリング452のいずれかの、少なくとも一つに供給される。そして、窓422が、適切にO-リング462の上に配置される。最後に窓422が、O-リング462及びエポキシ454に一様に押し付けられて、エポキシが固まるまで保持される。
Referring to FIGS. 13 (a) and 13 (b), according to the second assembly, the O-
図14を参照して、第三アセンブリに従って、金属矩形基盤リング582は、シールリング(示されていない)の周囲で、DMD本体550に接着される。基盤リング582は、シールリングの一番上の表面積より大きい表面積を備えた、ほぼフラットで水平な上面を有する。基盤リング582はまた、ネジを受容するための数本のネジ立てした穴を有する。基盤リング582は、エポキシ554を用いて、シールリングに直接、セラミック本体550に直接、又はそれ以上のシール性能のために両方とも、のいずれかで接着される。O-リング562が、接着してシールする非常に良好な表面を有するために、金属基盤リング582は、平坦で水平な表面を保証する。窓522を基盤リング582に取り付ける三つのアプローチがある。
Referring to FIG. 14, according to the third assembly, a metal
第一のアプローチにおいて、上部金属フレーム584は、窓522の周囲にしようすることが出来る。フレーム584は、好ましくは、接着されないで、単に切欠きされた開口部(示されていない)に包含される。シールが、基盤リング582に設置される窓522とO-リング562との間になされた時に、窓522の周囲のこの上部フレーム584はシールする必要がない。上部の金属フレーム584は、基盤金属リング582にネジ立てして一直線状に配置する複数の貫通穴を有する。ネジ580は、上部金属フレーム584の穴を介して延伸して、基盤金属リング582のネジ立てした穴に係合して、窓522全体に一様な圧力を十分に適用するために締付けることが出来る。
In the first approach, the
図15を参照して、第二のアプローチにおいて、窓フレーム584aは、窓材料により近い熱膨張率有する、適切な合金(コバール(登録商標)以外の)又は非合金材料(例えば、セラミックス)で用意される。半導体応用のために開発された幾つかの材料は、特に適切であり、シリカ繊維、及び銅/長炭素繊維合金を含む。非特許文献4を参照。窓522は、フレーム584aに接着される。フレーム584aは、複数の穴を備えていて、穴を介してネジ580が、DMD基盤550又はシールリングに接着される矩形基盤リング582と接合出来る。組立において、窓522は、フレーム584aに接着され、基盤リング582は低蒸発エポキシ554を用いてDMD本体550又はシールリングに接着される。エポキシ554が固化してしまえば、O-リング562は基盤リング582に配置され、溶融窓/フレームアセンブリは、O-リング562に配置される。最後に、ネジ580が、フレーム584aの穴を介して挿入され、一様な窓圧力をO-リング562に適用するために締付けられる。
Referring to FIG. 15, in the second approach, the window frame 584a is provided with a suitable alloy (other than Kovar®) or non-alloy material (eg, ceramic) having a coefficient of thermal expansion closer to that of the window material. Is done. Some materials developed for semiconductor applications are particularly suitable and include silica fibers and copper / long carbon fiber alloys. See Non-Patent Document 4.
図16を参照して、第三のアプローチに従って、窓522は、ドリル穴を備えていて、窓それ自体は、基盤リング582にネジ込まれる。穴はダイヤモンドドリルビットを用いて又はレーザで開けられる。組立において、一番目に穴が窓部材を介して開けられる。二番めに基盤リング582が切り欠きされた穴に備えられて、DMD本体550又は低蒸発エポキシ554を用いてシールリングに接着される。三番目にエポキシ554が固化したら、O-リング562が基盤リング582に配置される。四番目に窓522がO-リング562に適切に配置される。最後にネジ580が窓の穴を介して挿入されて、O-リング562に一様な圧力を掛けるために締付けられる。
Referring to FIG. 16, according to a third approach, the
エポキシ接着を使用するとして述べている実施形態のいずれにおいても、接着剤、好ましくは高分子基材の接着材が、エポキシに代わって使用できる。接着剤の使用は、もし必要ならば、接着された構成部材から比較的容易に除去することが可能である。 In any of the embodiments described as using epoxy bonding, an adhesive, preferably a polymer-based adhesive, can be used in place of the epoxy. The use of an adhesive can be removed relatively easily from the bonded components, if necessary.
追加の方法と部材もまたあって、優れた密閉性を与えるために使用されるエラストマのシールに類似し、エラストマのシールよりも良好な部材である。図17を参照して、一つのこのような方法はナイフエッジシールであって、概ね銅又は鉛ガスケット600を使用し、一般的には真空適合性のグレードである。この方法で、上部構成部材(例えば、貫通穴604を備えたフレーム602)と底部構成部材(例えば、ネジ切りされた穴608を備えた基盤リング606)の両方が、上部の構成部材がネジ(示されていない)で底部構成部材に固定される時にガスケットに突き立てる、ナイフエッジ610、612を包含する。ナイフエッジ610,612の小さな欠陥は、ガスケット600が変形した時に部材で埋められて、非常に良好な密閉が形成される。
There are also additional methods and components that are similar to and better than elastomeric seals used to provide superior sealing. Referring to FIG. 17, one such method is a knife edge seal, generally using a copper or
図18を参照して、別の方法が、C-シールとして一般的に知られていて、C-形状部材650が、二つの相対する構成部材(例えば、貫通穴654を備えた上部フレーム652及びネジ切りされた穴を備えた底部基盤リング656)の間をシールするのに使用される。典型的な「C」シールにおいて、「C」650の開部660は、シール環境662から向きがそれている。接合箇所が組立てられている場合、例えば、上部構成部材が、ネジ(示されていない)で底部構成部材に固定されている場合に、シールは僅かに圧縮である。シール部材の弾性特性は、シールするキャビティの表面に圧力を維持する。シール材料は、キャビティ表面より柔軟である。より柔軟なシール材料は、密閉接合をするためにキャビティ表面の欠陥を補充する。この方法にはさらに変形があって、さらに大きいシールするキャビティ、例えば「励起された(energized)」C-シールを提供する。しばしばヘリオフレクスシール(Helioflex seals)と称するこのようなシールは、サウスカロライナ州コロンビアのガーロックヘリコフレクス社から入手できる。
Referring to FIG. 18, another method is commonly known as a C-seal, where a C-shaped
本発明のさらに別の側面を参照して、DMD基盤上のミラーは、好ましくは、非コーティングの一般的なアルミニュウムミラーに関して、紫外線光の反射を高めるために適用される高反射率コーティングでコーティングされる。高反射率コーティングは、好ましくは10°から30°又は12°から36°の入射角(ミラーの大きさに依存)に対して適合される。「ON」位置において、ミラーは10°又は12°で差込む照明に向かって傾けられる。このように照明は10°又は12°のいずれにおいてもミラーに当たる。ほぼ最大の高反射率の反射コーティングは、誘電性材料から成っていて、特定の波長で狭い帯域の高い反射率をもたらす。高反射率誘電性層は、誘電性の反射防止コーティングと同様の原理で作用する。代替として高及び低屈折率材料の四分の一波長厚さは、誘電体多重層を形成するためにアルミニュウムミラー基板に適用される。適切な屈折率の材料を選択することによって、様々な反射された波面が、高効率反射鏡を製作するために前向きに干渉させられる。ピーク反射率の値は、層一組の数と同様に、二つの材料の屈折率の割合に依存する。どちらを増加しても反射率は増加する。10°又は12°の入射角で最適化されたコーティングの反射は、193nmで97%から99%(又はたった1から3%の損失)及び157nmで90%から95%(又はたった5から10%の損失)である。入射角が10°又は12°から増加する場合は、反射率は減少する。しかし、このような損失は、ミラーの運動のフルレンジに対してはごく僅かである。加えて、むき出しのアルミニュウムミラーに付着された単一フッ化マグネシウムコーティングは、157nmから193nmの範囲の広帯域で、86%から88%の反射を提供していて、このように、より多数の汎用目的のアプローチを提供しているが、全体の反射は減少する。これはある適用において、条件に合うかも知れない。 Referring to yet another aspect of the present invention, the mirror on the DMD substrate is preferably coated with a high reflectivity coating applied to enhance the reflection of UV light with respect to an uncoated general aluminum mirror. The The high reflectivity coating is preferably adapted for incident angles (depending on the size of the mirror) of 10 ° to 30 ° or 12 ° to 36 °. In the “ON” position, the mirror is tilted towards the illumination that plugs in at 10 ° or 12 °. Thus, the illumination hits the mirror at either 10 ° or 12 °. Nearly the most highly reflective coating is made of a dielectric material and provides a narrow band of high reflectivity at a particular wavelength. High reflectivity dielectric layers operate on the same principle as dielectric anti-reflective coatings. Alternatively, quarter-wave thicknesses of high and low index materials are applied to aluminum mirror substrates to form dielectric multilayers. By selecting an appropriate index of refraction material, the various reflected wavefronts can be caused to interfere forward to produce a high efficiency reflector. The peak reflectivity value depends on the ratio of the refractive indices of the two materials, as well as the number of layers. Increasing either increases the reflectivity. Optimized coating reflection at 10 ° or 12 ° angle of incidence is 97% to 99% (or only 1 to 3% loss) at 193 nm and 90% to 95% (or only 5 to 10%) at 157 nm Loss). If the angle of incidence increases from 10 ° or 12 °, the reflectivity decreases. However, such losses are negligible for the full range of mirror motion. In addition, the single magnesium fluoride coating attached to the bare aluminum mirror provides 86% to 88% reflection over a wide band ranging from 157nm to 193nm, thus more general purpose Provides an approach, but the overall reflection is reduced. This may be met in some applications.
高反射率コーティングは、DMDの製作中に、又はDMDが製作された後に塗布されるが、前には、窓に塗布されない。DMDの製作中に高反射率コーティングを塗布するために、DMDの上部構造の完成されたCMOSメモリー回路(SRAMセル)は得られていて、中間の誘電体は、CMOSの金属-二層全体に備えられる。そこで誘電体は、DMDの上部構造のために完全に平坦な基板を用意する化学機械研磨(CMP)を使用して平坦化される。幾つかのフォトマスク層の使用を介して、アドレス電極(金属-3)、ヒンジ、ヨーク及びミラー層ためのアルミニュウムと登録商標の金属合金の層と、空隙を形成する犠牲層(スペーサ-1とスペーサ-2)のための硬化したフォトレジスタとを用いて、上部構造物は形成される。アルミニュウムと金属との合金は、エッチングマスクとしてプラズマ付着された二酸化珪素を用いて、スパッタ付着及びプラズマエッチングをされる。実装フローの後で、犠牲層は空隙形成するためにプラズマエッチングされる。高反射率コーティングは、好ましくは、アルミニュウムミラー層が付着された後で、犠牲層がエッチングされる前に、付着される。 The high reflectivity coating is applied during or after the DMD is made, but not before. In order to apply high reflectivity coating during DMD fabrication, a completed CMOS memory circuit (SRAM cell) of the DMD superstructure has been obtained, and the intermediate dielectric is the entire CMOS metal-bilayer. Provided. The dielectric is then planarized using chemical mechanical polishing (CMP), which provides a completely flat substrate for the DMD superstructure. Through the use of several photomask layers, aluminum and registered metal alloy layers for address electrodes (metal-3), hinges, yokes and mirror layers, and sacrificial layers (spacers-1 and The superstructure is formed using a cured photoresistor for spacer-2). The alloy of aluminum and metal is sputter deposited and plasma etched using plasma deposited silicon dioxide as an etching mask. After the mounting flow, the sacrificial layer is plasma etched to form a void. The high reflectivity coating is preferably deposited after the aluminum mirror layer is deposited and before the sacrificial layer is etched.
第二の方法において、HRコーティングは、DMDが製作されてしまった後で、しかし紫外線窓が塗布される前に、塗布される。図19を参照して、コーティング工程の間、マイクロミラーは、好ましくは「フラットな」状態にあって、DMDユニットは、入射するレーザビームの角度(例えば、16-マイクロミラーユニットで20°、及び13.7-マイクロミラーユニットで24°)に係合するために回転される。これは、ミラーの陰にある基礎を成す構造体のコーティングを可能にして、紫外線エネルギーからこれらの構造体を保護している。HRコーティングは、好ましくは、冷間付着技術、例えばスパッタリングを用いて塗布される。多数の可能性のある実施形態の一つとして、紫外線窓は、DMDユニットに装着される。 In the second method, the HR coating is applied after the DMD has been fabricated, but before the UV window is applied. Referring to FIG. 19, during the coating process, the micromirror is preferably in a “flat” state, and the DMD unit is at an angle of the incident laser beam (eg, 20 ° for a 16-micromirror unit, and 13.7-rotated to engage with the micromirror unit (24 °). This allows the coating of the underlying structures behind the mirrors to protect these structures from UV energy. The HR coating is preferably applied using a cold deposition technique such as sputtering. In one of many possible embodiments, the UV window is attached to the DMD unit.
その他の応用例
本発明の遠紫外線DMD窓アセンブリが使用できるその他の応用例がある。DMDは、半導体材料に、又は集積回路(IC)の製造においてのその他の材料に、又はその他の光学リソグラフィ応用(例えばポリマー配列)に、パターンを供給するための理想的な装置である。現在、高価で、変えられないフォトマスクがエッチング工程のための脱保護パターンを供給するために使用される。洗練された製造技術と、デザインをするための複雑な数理アルゴリズムとを必要とするフォトマスクは、半導体素子の超小型化の最前線にあって、より小さな領域に組込むために、さらなる機能性を与えている。フォトマスクは、半導体製造のリソグラフ工程において不可欠な要素である。フォトマスクは、集積回路の正確なパターンを載せた、高純度石英ガラス又はガラス感光板から成っていて、チップ製造業者、及びその他の製造業者によって、半導体ウェーハにパターンイメージを光学的に転写するための原版として使用される。現在の進歩したリソグラフの機械、例えば遠紫外線ステッパーは、フォトマスク及び高口径レンズを介して光線を投射する。主光線の波長は、248nmと193nmであるが、以下に議論するように、157nm波長が現れ始めている。光線の強度は、フォトレジストと呼ばれる光に敏感な材料でコーティングされたシリコンウェーハに、デバイスのためのデザインイメージ(すなわち、フォトマスクのパターン)を成型する。負極フォトレジストを使用しているならば、溝を形成するためにエッチングさせることが可能であり、又はその他の材料を付着させることが可能であるために、この材料の露光されない、又はマスクされた部分は除去される。陽極フォトレジストを使用しているならば、工程は逆のことを行う。集積回路は、一層ごとに製造されるので、回路が組みあがるまでに、選択的な付着/除去の段階が繰り返される。現世代の半導体は、しばしば25又はそれ以上の層を有していて、各々の層は特有のフォトマスクを必要とする。
Other Applications There are other applications where the deep UV DMD window assembly of the present invention can be used. The DMD is an ideal device for supplying patterns to semiconductor materials, to other materials in the manufacture of integrated circuits (ICs), or to other optical lithography applications (eg, polymer arrays). Currently, expensive and unchangeable photomasks are used to provide deprotection patterns for the etching process. Photomasks that require sophisticated manufacturing techniques and complex mathematical algorithms for designing are at the forefront of ultra-miniaturization of semiconductor devices, and offer additional functionality for integration into smaller areas. Giving. A photomask is an indispensable element in a lithographic process of semiconductor manufacturing. A photomask consists of a high-purity quartz glass or glass photosensitive plate with an accurate pattern of an integrated circuit for optical transfer of a pattern image to a semiconductor wafer by chip manufacturers and other manufacturers. Used as the original version. Current advanced lithographic machines, such as deep ultraviolet steppers, project light through a photomask and a high aperture lens. The chief rays have wavelengths of 248 nm and 193 nm, but as discussed below, 157 nm wavelengths are beginning to appear. The intensity of the light casts a design image (ie, a photomask pattern) for the device onto a silicon wafer coated with a light sensitive material called a photoresist. If a negative photoresist is used, it can be etched to form grooves, or other materials can be deposited, so that this material is not exposed or masked Part is removed. If an anode photoresist is used, the process is reversed. Since integrated circuits are manufactured layer by layer, selective deposition / removal steps are repeated until the circuit is assembled. Current generation semiconductors often have 25 or more layers, each layer requiring a unique photomask.
もしもDMDが必要な分解能を有しているとすれば、所望するパターンがDMDミラー配列上で容易に実行することが出来るから、DMDの使用で、フォトマスクは排除される。適切な光線を使用すれば、DMDミラーは、光に敏感なフォトレジストでコーティングされた、シリコンウェーハ基板又はその他の材料にイメージを成型又は指示することができる。ホストコンピュータがDMDミラーを制御するから、パターンは、適切なミラーをON又はOFFに切り替えることによって、迅速に変化させることが出来る。そこで、溝を形成するためにエッチングさせることが可能であり、又はその他の材料を付着させることが可能であるために、この材料のマスクされた部分は除去される。現在、DMDは概ね、現行の商業的に入手可能な紫外線限定のDMD窓構造によって、真空紫外線及び遠紫外線の適用において使用されてはいない。この特許の本発明の紫外線透過性DMD窓は、これらの適用においてDMDの使用を可能にすることが出来る。 If the DMD has the requisite resolution, the use of the DMD eliminates the photomask because the desired pattern can be easily implemented on the DMD mirror array. With appropriate light, the DMD mirror can mold or direct an image onto a silicon wafer substrate or other material coated with a light sensitive photoresist. Since the host computer controls the DMD mirror, the pattern can be quickly changed by switching the appropriate mirror ON or OFF. There, the masked portion of this material is removed so that it can be etched to form a trench or other material can be deposited. Currently, DMD is generally not used in vacuum and deep UV applications due to the current commercially available UV limited DMD window structure. The inventive UV transmissive DMD window of this patent can enable the use of DMD in these applications.
加えて、157nmフッ素レーザを用いた光学リソグラフが、ポスト193nm時代の実現性のある技術として急速に出現している。事実それは、100nmに代わって70nmノード(すなわち小さな物理的な細部)への、技術の選択となるかもしれない。それは幾つかの理由で魅力的であって、最も重要なことは、基本的により長い波長の248と193nmの光学リソグラフの延長線上にあることである。その結果、それは、機械の製造とウェーハ加工処理のインフラを比較的容易に適合させることが出来て、光学分解能を高める技術を同様に適合させることが出来ることの可能性を秘めている。しかし、このアプローチは、上述したように248nmと193nm波長に対して、なおフォトマスクを使用する。このように、157nmの透過を許容するDMDの窓は、半導体加工処理がこの方向に進む場合に、有利になるであろう。 In addition, optical lithography using a 157 nm fluorine laser is rapidly emerging as a feasible technology in the post-193 nm era. In fact, it may be a technology choice for the 70nm node (ie small physical details) instead of 100nm. It is attractive for several reasons, and most importantly it is basically on the extension of the longer wavelength 248 and 193 nm optical lithographs. As a result, it has the potential that machine manufacturing and wafer processing infrastructure can be adapted relatively easily, and techniques that increase optical resolution can be adapted as well. However, this approach still uses photomasks for 248 and 193 nm wavelengths as described above. Thus, a DMD window that allows 157 nm transmission would be advantageous when semiconductor processing proceeds in this direction.
主要な窓の実施形態と遠紫外線波長の窓(例えば、157nmに下げて、さらに下に)との間の主たる相違は、より短い波長に対して使用される窓材料、及びコーティングである。目下、真空紫外線(概ね、100nmから200nmで画定されるVUV)の適用で、窓のために所望される光学材料は、レンズ級品質のフッ化カルシウム(CaF2)(130nmより下の波長に対して少なくとも50%の透過率を有する)であり、詳細は特許文献5で開示され、その全体をここに参照することによって開示に含まれる。その他の候補材料は、フッ化ベリウム(BaF2)(150nmより下の波長に対して少なくとも50%の透過率を有する)、フッ化ストロンチウム(SrF2)(140nmより下の波長に対して少なくとも50%の透過率を有する)、フッ化リチウム(LiF2)(120nmより下の波長に対して少なくとも70%の透過率を有する)、フッ化マグネシウム(MgF2)(120nmより下の波長に対して少なくとも65%の透過率を有する)、及びフッ化ナトリウム(NaF)(135nmより下の波長に対して少なくとも50%の透過率を有する)を含む。フレームへの窓の接着は、上記の実施形態で述べたのと同様であるが、接着合金は、異なる特性を有してもよい。 The main difference between the main window embodiment and the deep ultraviolet wavelength window (eg down to 157 nm and further down) is the window material and coating used for shorter wavelengths. Currently, in the application of vacuum ultraviolet (generally VUV defined between 100 nm and 200 nm), the desired optical material for the window is lens grade quality calcium fluoride (CaF 2 ) (for wavelengths below 130 nm) The details of which are disclosed in US Pat. No. 5,057,097, which is hereby incorporated by reference in its entirety. Other candidate materials are beryl fluoride (BaF 2 ) (having a transmittance of at least 50% for wavelengths below 150 nm), strontium fluoride (SrF 2 ) (at least 50 for wavelengths below 140 nm) % Transmittance), lithium fluoride (LiF 2 ) (having at least 70% transmittance for wavelengths below 120 nm), magnesium fluoride (MgF 2 ) (for wavelengths below 120 nm) And sodium fluoride (NaF) (having a transmittance of at least 50% for wavelengths below 135 nm). The adhesion of the window to the frame is similar to that described in the above embodiment, but the adhesive alloy may have different properties.
157nm波長に対する透過を最適化するために、大部分の酸化化合物(例えば、二酸化シリコン又は酸化ハフニウム)が、157nmで吸収し過ぎるから、フッ化物が所望されるコーティングである。例えば、低屈折率材料は、フッ化マグネシウム及びフッ化アルミニウムを含んでもよく、一方高屈折率材料は、フッ化ランタニウム及びフッ化ガドリニウムを含んでもよい。コーティングのデザインと応用技術は、上記に論議したことに非常に類似する。 In order to optimize transmission for 157 nm wavelengths, most oxide compounds (eg silicon dioxide or hafnium oxide) absorb too much at 157 nm, so fluoride is the desired coating. For example, the low refractive index material may include magnesium fluoride and aluminum fluoride, while the high refractive index material may include lanthanum fluoride and gadolinium fluoride. The coating design and application techniques are very similar to those discussed above.
(i)DMD、(ii)その紫外線透過窓アセンブリ、及び(iii)同一のものを組立てるための方法の実施形態が、ここに記述されて説明された。本発明の詳細な実施形態が記述されると共に、本発明は、技術が可能な範囲と同様な広さの範囲であって、明細書が同様に読まれることを意図しているから、発明が実施形態に限定されることは、意図されていない。このように、その他の紫外線波長のためのDMD窓は、特定の波長のための適切な材料を使用することによって、上記の方法で組立てること出来ることが、理解される。さらに、DMDに関して、本発明が詳細に述べられると共に、紫外線透過性窓アセンブリが、光学MEMS装置、例えば変形が可能で能動のミラー装置として実用性を有してもよいことが理解される。さらにその他の改良が、精神と請求項の範囲から逸脱することなく、提供された発明に合せてすることが出来ることが、当業者によっても正しく認識される。 Embodiments of (i) DMD, (ii) its UV transmissive window assembly, and (iii) a method for assembling the same have been described and described herein. While the detailed embodiments of the present invention are described, the present invention is intended to be read in the same way as the scope of the present invention is as broad as the technology is possible. It is not intended to be limited to the embodiments. Thus, it is understood that DMD windows for other ultraviolet wavelengths can be assembled in the manner described above by using the appropriate material for the particular wavelength. Further, with respect to DMD, the invention will be described in detail and it will be appreciated that the UV transmissive window assembly may have utility as an optical MEMS device, eg, a deformable and active mirror device. Those skilled in the art will appreciate that still other modifications can be made to the provided invention without departing from the spirit and scope of the claims.
Claims (123)
a) 前記DMDに接続されるための大きさに合わせたフレームであって、少なくともミラー配列に合う大きさの開口部を有し、前記開口部の周囲に面取りされた第一端部を有する前記フレームと、
b) 前記開口部に接続される紫外線光の透過性窓であって、面取りされた第二端部を備えた周囲を含んでおり、前記面取りされた第一及び第二端部が共に溝を画定する前記窓と、
c) 前記窓と前記フレームとの間のシールを備える前記溝に提供されるロウ付け材料と、
を具備する窓アセンブリ。 A window assembly for a digital micromirror device (DMD) having neatly arranged individually addressable mirrors,
a) a frame adapted to be connected to the DMD, the frame having an opening having a size suitable for at least a mirror arrangement, and having a first end chamfered around the opening; Frame,
b) an ultraviolet light transmissive window connected to the opening, including a perimeter with a chamfered second end, the chamfered first and second ends together having a groove; Said window defining;
c) a brazing material provided in the groove comprising a seal between the window and the frame;
A window assembly.
b) 前記基盤要素に接続されたフレームであって、少なくともミラー配列に合う大きさの開口部を有する前記フレームと、
c) 前記開口部で接続され、前記フレームに接着される窓であって、窓を通過する紫外線波長の光の高透過率を許容するようになっている材料からなる前記窓と、
を具備する、デジタルマイクロミラー装置(DMD)。 a) a base element with individually addressable mirrors in a two-dimensional array;
b) a frame connected to the base element, the frame having at least an opening sized to fit the mirror arrangement;
c) a window connected at the opening and bonded to the frame, the window being made of a material that allows high transmittance of light of ultraviolet wavelengths passing through the window;
A digital micromirror device (DMD).
b) 前記基盤要素に接続されたフレームであって、少なくともミラー配列に合う大きさの開口部を有し、第一熱膨張率を有する材料から構成される前記フレームと、
c) 前記フレームの前記開口部に接続される窓であって、窓を通過する紫外線波長の光の高透過率を許容するようになっている材料からなり、前記第一熱膨張率と比べて著しく異なる第二熱膨張率を有する前記窓と、
d) 前記窓と前記フレームとの間のシールと、
を具備する、デジタルマイクロミラー装置(DMD)。 a) a base element with a two-dimensional array of individually addressable mirrors;
b) a frame connected to the base element, wherein the frame is made of a material having at least an opening sized to fit the mirror arrangement and having a first coefficient of thermal expansion;
c) a window connected to the opening of the frame, which is made of a material that allows high transmittance of light of an ultraviolet wavelength that passes through the window, compared to the first coefficient of thermal expansion; The window having a significantly different second coefficient of thermal expansion;
d) a seal between the window and the frame;
A digital micromirror device (DMD).
b) 少なくとも前記ミラー配列に合う大きさの開口部を有するコバール合金フレームと、
c) 前記フレームと前記基盤要素との間のフッ化アルゴングレードの溶融シリカ窓と、
d) 前記窓と前記基盤要素との間の密閉と、
を具備する、デジタルマイクロミラー装置(DMD)。 a) a base element having a first side and a second side, wherein the first side comprises a two-dimensional array of individually addressable mirrors;
b) a Kovar alloy frame having at least an opening sized to fit the mirror arrangement;
c) an argon fluoride grade fused silica window between the frame and the base element;
d) sealing between the window and the base element;
A digital micromirror device (DMD).
b) 少なくとも前記ミラー配列に合う大きさの開口部を有するフレームと、
c) 前記フレームと前記基盤要素との間の窓であって、前記窓が、185nm以上で紫外線波長の少なくとも90%の透過率を許容するようになっている材料からなり、前記窓と前記基盤要素が、前記整然と並んだミラーの周囲に密閉を確定する方法で接続される前記窓と、
を具備する、デジタルマイクロミラー装置(DMD)。 a) a base element having a first side and a second side, wherein the first side comprises a two-dimensional array of individually addressable mirrors;
b) a frame having an opening having a size that fits at least the mirror arrangement;
c) a window between the frame and the base element, wherein the window is made of a material that allows transmission of at least 90% of the ultraviolet wavelength above 185 nm, the window and the base The window in which an element is connected in a manner to establish a seal around the orderly mirrors;
A digital micromirror device (DMD).
b) 溶融シリカガラス窓を備える段階と、
c) 窓ユニットを形成するために、前記フレームの前記開口部に前記窓を接着する接着段階と、
d) 一つ又はそれ以上の特定な波長で、光の透過のために前記窓を最適化する段階と、
を具備する、デジタルマイクロミラー装置(DMD)のための窓ユニットを組立てる方法。 a) providing a frame having an opening;
b) providing a fused silica glass window;
c) bonding step of bonding the window to the opening of the frame to form a window unit;
d) optimizing the window for light transmission at one or more specific wavelengths;
A method of assembling a window unit for a digital micromirror device (DMD) comprising:
b) 前記基盤要素に配置された、光を光学的に反射するための設定可能な手段と、
c) 光を光学的に反射するための前記手段に関して配置され、185nm以上で紫外線波長の少なくとも80%の透過率を有する窓と、
を具備する、光学パッケージ。 a) the foundation elements;
b) configurable means for optically reflecting light disposed on said base element;
c) a window arranged with respect to said means for optically reflecting light and having a transmittance of at least 80% of the ultraviolet wavelength above 185 nm;
An optical package comprising:
b) 前記基盤要素に配置された、光を光学的に反射するための設定可能な手段と、
c) 光を光学的に反射するための前記手段に関して配置される窓であって、紫外線スペクトラムの真空-紫外線、遠-紫外線、及び近-紫外線の各々の部分で、紫外線波長の少なくとも85%の透過率を有する前記窓と、
を具備する、光学パッケージ。 a) the foundation elements;
b) configurable means for optically reflecting light disposed on said base element;
c) a window arranged with respect to said means for optically reflecting light, wherein at least 85% of the ultraviolet wavelength in each of the vacuum-ultraviolet, far-ultraviolet and near-ultraviolet parts of the ultraviolet spectrum. The window having transmittance;
An optical package comprising:
b) 前記基盤要素上の二次元配列の個々にアドレスが可能なミラーと、
c) 光を光学的に反射するための前記手段に関して配置される窓であって、185nm以上で紫外線の少なくとも80%の透過率を有し、狭帯域紫外線の光学コーティングを含む前記窓と、
を具備する、光学パッケージ。 a) the foundation elements;
b) individually addressable mirrors of a two-dimensional array on the base element;
c) a window arranged with respect to said means for optically reflecting light, said window having a transmittance of at least 80% of ultraviolet radiation above 185 nm and comprising an optical coating of narrowband ultraviolet radiation;
An optical package comprising:
b) 前記基盤要素上の二次元配列の個々にアドレスが可能なミラーと、
c) 光を光学的に反射するための前記手段に関して配置される窓であって、185nm以上で紫外線の少なくとも80%の透過率を有し、広帯域紫外線の光学コーティングを含む前記窓と、
を具備する、光学パッケージ。 a) the foundation elements;
b) individually addressable mirrors of a two-dimensional array on the base element;
c) a window arranged in relation to said means for optically reflecting light, said window having a transmittance of at least 80% of ultraviolet radiation above 185 nm and comprising a broadband ultraviolet optical coating;
An optical package comprising:
b) 前記基盤要素上の二次元配列の個々にアドレスが可能なミラーと、
c) 光を光学的に反射するための前記手段に関して配置される窓であって、185nm以上で紫外線の少なくとも80%の透過率を有し、二重の紫外線波長の光学コーティングを含む前記窓と、
を具備する、光学パッケージ。 a) the foundation elements;
b) individually addressable mirrors of a two-dimensional array on the base element;
c) a window arranged with respect to said means for optically reflecting light, said window having a transmittance of at least 80% of ultraviolet radiation above 185 nm and comprising an optical coating of double ultraviolet wavelengths; ,
An optical package comprising:
b) 前記基盤要素上の二次元配列の個々にアドレスが可能なミラーであって、その上に反射コーティングを含む前記ミラーと、
c) 光を光学的に反射するための前記手段に関して配置される窓と、
を具備する、光学パッケージ。 a) the foundation elements;
b) a two-dimensional array of individually addressable mirrors on the base element, the mirror comprising a reflective coating thereon;
c) a window arranged with respect to said means for optically reflecting light;
An optical package comprising:
b) 前記整然と並んだミラーの周囲に、前記基盤要素と接続される基盤リングと、
c) 185nm以上で紫外線波長の少なくとも80%の透過率を許容するようになっている材料からなる窓と、
d) 部分的に前記窓を超えるフレーム要素と、
e) 前記窓と前記基盤要素との間のエラストマ要素であって、前記窓が、前記整然と並んだミラーの周囲にシールを、少なくとも部分的に画定するために、前記エラストマ要素に力を加えているエラストマ要素と、
を具備する、デジタルマイクロミラー装置(DMD)。 a) a base element having a first side and a second side, wherein the first side comprises a two-dimensional array of individually addressable mirrors;
b) a base ring connected to the base element around the regularly arranged mirrors;
c) a window made of a material adapted to allow transmission of at least 80% of the ultraviolet wavelength above 185 nm;
d) a frame element partially exceeding the window;
e) an elastomeric element between the window and the base element, wherein the window applies a force to the elastomeric element to at least partially define a seal around the ordered mirror. With an elastomeric element,
A digital micromirror device (DMD).
b) 前記基盤要素の前記第二側面を接続される放熱板と、
c) 少なくとも、前記ミラー配列に合う大きさの開口部を有するフレームと、
d) 前記フレームと前記基盤要素との間の窓であって、185nm以上で紫外線波長の少なくとも90%の透過率を許容するようになっている材料からなる前記窓と、
e) 前記窓が、締付け力によって前記フレームと前記基盤要素との間で締付けられるように、前記フレームと前記放熱板の周囲に延伸する複数のクランプアームと、
f) 前記窓と前記基盤要素との間に位置する、エラストマシール要素であって、前記締付け力と前記シール要素が、前記窓と前記基盤要素との間の密閉するエラストマシール要素と、
を具備する、デジタルマイクロミラー装置(DMD)。 a) a base element having a first side and a second side, wherein the first side comprises a two-dimensional array of individually addressable mirrors;
b) a heat sink connected to the second side of the base element;
c) a frame having at least an opening sized to fit the mirror arrangement;
d) a window between the frame and the base element, the window being made of a material adapted to allow transmission of at least 90% of the ultraviolet wavelength above 185 nm;
e) a plurality of clamp arms extending around the frame and the heat sink such that the window is clamped between the frame and the base element by a clamping force;
f) an elastomer sealing element located between the window and the base element, wherein the clamping force and the sealing element seal between the window and the base element;
A digital micromirror device (DMD).
b) 少なくともミラー配列に合う大きさの開口部を有するフレームと、
c) 前記フレームと前記基盤要素との間の窓であって、前記窓が、185nm以上で紫外線波長の少なくとも90%の透過率を許容するようになっている材料からなる前記窓と、
d) 前記窓が、締付け力によって前記フレームと前記基盤要素との間で締付けられるように、前記フレームと前記基盤要素の前記第二側面の周囲に延伸する複数のクランプアームと、
e) 前記窓と前記基盤要素との間に位置する、エラストマ要素であって、前記締付け力と前記エラストマ要素が、前記整然と並んだミラーの周囲を密閉するエラストマ要素と、
を具備する、デジタルマイクロミラー装置(DMD)。 a) a base element having a first side and a second side, wherein the first side comprises a two-dimensional array of individually addressable mirrors;
b) a frame having at least an opening sized to fit the mirror arrangement;
c) a window between the frame and the base element, wherein the window is made of a material adapted to allow transmission of at least 90% of the ultraviolet wavelength above 185 nm;
d) a plurality of clamp arms extending around the frame and the second side of the base element such that the window is clamped between the frame and the base element by a clamping force;
e) an elastomer element located between the window and the base element, wherein the clamping force and the elastomer element seal around the neatly arranged mirrors;
A digital micromirror device (DMD).
外部基盤リングであって、前記第一表面領域より大きい第二表面領域を備えるほぼフラットな上部表面を有し、前記基盤リングが、少なくとも以下の、
(i)前記直立するリング構造と
(ii)前記直立するリング構造の周囲の前記基盤要素と
の一つに接着され、前記窓が、前記基盤リングの前記第二表面に接着される前記基盤リングと、
をさらに具備する、請求項96に記載のDMD。 A ring structure positioned between the base element and the window and upstanding on the first side of the base element, the upstanding ring having a top portion with a first surface region;
An external foundation ring having a substantially flat upper surface with a second surface area larger than the first surface area, the foundation ring comprising at least:
(I) the base ring bonded to one of the upstanding ring structure and (ii) the base element around the upright ring structure, the window being bonded to the second surface of the base ring When,
97. The DMD of claim 96, further comprising:
b) 前記基盤要素の上の窓であって、185nm以上で紫外線波長の少なくとも80%の透過率を許容するようになっている材料からなる前記窓と、
c) 前記窓と前記基盤要素との間を接着するエポキシと、
を具備する、デジタルマイクロミラー装置(DMD)。 a) a base element having a first side and a second side, wherein the first side comprises a two-dimensional array of individually addressable mirrors;
b) a window above the substrate element, the window being made of a material adapted to allow a transmittance of at least 80% of the ultraviolet wavelength above 185 nm;
c) an epoxy for bonding between the window and the base element;
A digital micromirror device (DMD).
b) 前記シールリングの上の窓であって、185nm以上で紫外線波長の少なくとも80%の透過率を許容するようになっている材料からなる前記窓と、
c) 前記窓と、前記シールリング及び前記基盤の少なくとも一つとの間を接着するエポキシと、
を具備する、デジタルマイクロミラー装置(DMD)。 a) The base has a first side and a second side, the first side comprising a two-dimensional array of individually addressable mirrors and a metal alloy seal ring around the neatly arranged mirrors The foundation,
b) a window above the seal ring, the window being made of a material adapted to allow transmission of at least 80% of the ultraviolet wavelength above 185 nm;
c) an epoxy that bonds between the window and at least one of the seal ring and the base;
A digital micromirror device (DMD).
b) 前記基盤にネジで接続される窓であって、185nm以上で紫外線波長の少なくとも80%の透過率を許容するようになっている材料からなる前記窓と、
を具備する、デジタルマイクロミラー装置(DMD)。 a) the base having a first side and a second side, the first side comprising a two-dimensional array of individually addressable mirrors;
b) a window connected by screws to the substrate, the window being made of a material adapted to allow a transmittance of at least 80% of the ultraviolet wavelength above 185 nm;
A digital micromirror device (DMD).
b) 前記基盤の上の窓であって、185nm以上で紫外線波長の少なくとも80%の透過率を許容するようになっている材料からなる前記窓と、
c) 前記基盤と前記窓との間の中間要素と、
d) 前記基盤と前記中間要素との間を接着する第一エポキシと、
e) 前記中間要素と前記窓との間を接着する第二エポキシと、
を具備する、デジタルマイクロミラー装置(DMD)。 a) the base having a first side and a second side, the first side comprising a two-dimensional array of individually addressable mirrors;
b) a window on the substrate, the window being made of a material adapted to allow transmission of at least 80% of the ultraviolet wavelength above 185 nm;
c) an intermediate element between the base and the window;
d) a first epoxy for bonding between the base and the intermediate element;
e) a second epoxy that bonds between the intermediate element and the window;
A digital micromirror device (DMD).
b) 185nm以上で紫外線波長の少なくとも80%の透過率を許容するようになっている材料からなる窓と、
c) 前記整然と並んだミラーの周囲の前記基盤要素に接続される基盤リングと、
d) 前記窓と前記基盤要素との間のエラストマ要素と、
e) 前記窓と前記基盤リングとの間に延伸する複数のネジと、
を具備する、デジタルマイクロミラー装置(DMD)。 a) a base element having a first side and a second side, wherein the first side comprises a two-dimensional array of individually addressable mirrors;
b) a window made of a material adapted to allow transmission of at least 80% of the ultraviolet wavelength above 185 nm;
c) a base ring connected to the base element around the orderly mirrors;
d) an elastomer element between the window and the base element;
e) a plurality of screws extending between the window and the base ring;
A digital micromirror device (DMD).
b) 185nm以上で紫外線波長の少なくとも80%の透過率を許容するようになっている材料からなる窓と、
c) 前記窓と前記基盤要素の両方に接着されるフレームであって、前記フレームが、5.2×10-6/℃より窓材料に近い熱膨張率を有する材料で組立られるフレームと、
を具備する、デジタルマイクロミラー装置(DMD)。 a) a base element having a first side and a second side, wherein the first side comprises a two-dimensional array of mirrors individually addressable;
b) a window made of a material adapted to allow transmission of at least 80% of the ultraviolet wavelength above 185 nm;
c) a frame bonded to both the window and the base element, wherein the frame is assembled of a material having a coefficient of thermal expansion closer to the window material than 5.2 × 10 −6 / ° C .;
A digital micromirror device (DMD).
b) 前記基盤要素上で、かつ前記整然と並んだミラーの周囲の基盤リングと、
c) 185nm以上で紫外線波長の少なくとも80%の透過率を許容するようになっている材料からなる窓と、
d) 前記窓の周囲のフレームと、
e) 前記基盤リングと前記フレームとの間のガスケットと、
を具備するデジタルマイクロミラー装置(DMD)。 a) a base element having a first side and a second side, wherein the first side comprises a two-dimensional array of mirrors individually addressable;
b) a base ring on the base element and around the orderly mirrors;
c) a window made of a material adapted to allow transmission of at least 80% of the ultraviolet wavelength above 185 nm;
d) a frame around the window;
e) a gasket between the base ring and the frame;
A digital micromirror device (DMD).
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