(57)【要約】  遠紫外線リソグラフィに有用な複合レンズアセンブリ及び該複合レンズアセンブリの製造方法が記載される。複合レンズアセンブリは、第２のレンズ部品の光学表面に結合した光学表面を有する第１のレンズ部品を備えている。界面での結合は、水酸化物触媒結合技術を使用して達成することができる。複合レンズアセンブリ及びその製造方法は、ＤＵＶのウエハ又はレチクルの遠紫外線リソグラフィ又は検査に用いられる従来の光学要素について知られている収斂性及び／又は固有の複屈折に関する問題を解決する。
2021501916.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学軸を有するレンズアセンブリであって、
第１の光学表面を有し、金属ハライドＭＸｎを含む、第１の光学部品；及び
前記第１の光学部品の前記第１の光学表面と界面を形成する第２の光学表面を有する第２の光学部品であって、前記界面が前記第１の光学表面と前記第２の光学表面との間の共有結合を含み、前記第２の光学部品が金属ハライドＭ’Ｘ’ｍ又はシリカ含有材料を含む、第２の光学部品
を備えており、
前記第２の光学部品がＭ’Ｘ’ｍを含む場合、前記共有結合はＭ−Ｏ−Ｍ’ブリッジを含み；
前記第２の光学部品がシリカ含有材料を含む場合、前記共有結合はＭ−Ｏ−Ｓｉブリッジを含む、
レンズアセンブリ。
【請求項２】
前記第２の光学部品が金属ハライドＭ’Ｘ’ｍでできており、前記界面接触する第１及び第２の光学表面がＭ−Ｏ−Ｍ’ブリッジによって結合される、請求項１に記載のレンズアセンブリ。
【請求項３】
前記第２の光学部品がシリカで構成され、前記界面接触する第１及び第２の表面がＭ−Ｏ−Ｓｉブリッジによって結合される、請求項１に記載のレンズアセンブリ。
【請求項４】
前記第１の光学部品がフッ化カルシウムを含み、前記第２の光学部品がシリカを含む、請求項１に記載のレンズアセンブリ。
【請求項５】
前記第１の光学部品がフッ化カルシウムを含み、前記第２の光学部品がフッ化カルシウムを含む、請求項１に記載のレンズアセンブリ。
【請求項６】
光学軸を有するレンズアセンブリの製造方法であって、
金属ハライドＭＸｎを含む第１の光学表面を有する第１の光学部品を提供する工程；
金属ハライドＭ’Ｘ’ｍ又はシリカ含有材料を含む第２の光学表面を有する第２の光学部品を提供する工程；
前記第１及び第２の光学表面のうちの一方又は両方に水酸化物溶液を適用する工程；
前記第１の光学表面と前記第２の光学表面の間に界面を形成する工程であって、前記水酸化物溶液が、前記第１及び第２の光学表面のうちの一方又は両方の水和と、前記第１及び第２の光学表面のうちの一方又は両方における水酸基の形成とを誘発する、工程；及び
前記界面接触する第１及び第２の光学表面を脱水して前記第１及び第２の光学表面間に共有結合を形成する工程であって、前記第２の光学部品がＭ’Ｘ’ｍを含む場合、前記共有結合はＭ−Ｏ−Ｍ’ブリッジを含み；前記第２の光学部品がシリカ含有材料を含む場合、前記共有結合はＭ−Ｏ−Ｓｉブリッジを含む、工程、
を含む、方法。
【請求項７】
前記第１及び第２の光学部品のうちの一方の第４の光学表面と一致する第３の光学表面を有する第３の光学部品を提供する工程、前記第３の光学表面、前記第４の光学表面、又は前記第３の光学表面と前記第４の光学表面の両方に水酸化物溶液を適用する工程、前記第３の光学表面を前記第４の光学表面と位置合わせして、前記第３の光学表面と第４の光学表面との間に界面を形成する工程、並びに、前記第３の光学表面と前記第４の光学表面との間の前記界面を硬化する工程をさらに含み、前記硬化によって前記第３の光学表面と前記第４の光学表面との間に結合を形成する、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
レンズアセンブリが、
シリカ又はＭＸｎで構成される第１の光学部品であって、式中、Ｍは第１族又は第２族金属であり、Ｘはハライドであり、Ｍが第１族金属の場合、ｎは１であり、Ｍが第２族金属の場合、ｎは２であり、前記第１の光学部品が凸球面状の界面を有する、第１の光学部品；及び
シリカ又はＭ’Ｘ’ｍで構成される第２の光学部品であって、式中、Ｍ’は第１族又は第２族金属であり、Ｘ’はハライドであり、Ｍ’が第１族金属の場合、ｍは１であり、Ｍ’が第２族金属の場合、ｍは２であり、前記第２の光学部品が、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ、Ｍ−Ｏ−Ｓｉ又はＭ−Ｏ−Ｍ’ブリッジによって前記第１の光学部品の前記凸球面状の界面と共有結合した凹球面状の界面を有しており、ＭとＭ’は同一であっても異なっていてもよく、ＸとＸ’は同一であっても異なっていてもよい、第２の光学部品
を備えている、レンズアセンブリ。
【請求項９】
前記第１及び第２の光学部品がフッ化カルシウムでできており、前記凸状及び凹状の界面がＣａ−Ｏ−Ｃａブリッジによって結合される、請求項８に記載のレンズアセンブリ。
【請求項１０】
前記第１の光学部品がシリカで構成され、前記第２の光学部品がシリカで構成され、前記凸状及び凹状の界面がＣａ−Ｏ−Ｓｉブリッジによって結合される、請求項８に記載のレンズアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、その内容が依拠され、その全体がここに参照することによって本願に援用される、２０１７年１１月７日出願の米国仮特許出願第６２／５８２，５２３号に対する優先権の利益を主張する。
【技術分野】
【０００２】
本開示は、光学系の分野に関し、より詳細には、フッ化カルシウムレンズ部品を用いた遠紫外線（ＤＵＶ）リソグラフィに使用される光学系に関する。
【背景技術】
【０００３】
フォトリソグラフィとは、さまざまな基板材料上にマイクロスケール構造及びナノスケール構造を作製して、マイクロ光学部品、半導体デバイス、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）、マイクロ流体デバイス、及び他の小型デバイスを製造するのに用いられるプロセスを指す。これらのプロセスは、光を使用して、フォトマスクから、フォトレジストと呼ばれる、基板（しばしばウエハと呼ばれる）上に配置された感光性材料に幾何学パターンを転写する。光に曝露されたフォトレジストの部分は化学的に変化する。ポジティブフォトレジストでは、露光部分が現像液に可溶になり、エッチング除去されるのに対し、ネガティブフォトレジストでは、露光部分は現像液に不溶になり、非露光部分がエッチング除去される。
【０００４】
小さいフィーチャの鮮明画像をウエハ上に投影する機能は、使用する光の波長と、照明されたフォトマスクから十分な回折次数をキャプチャする縮小レンズシステムの機能とによって制限される。現在の最先端のフォトリソグラフィツールは、エキシマレーザからの遠紫外線（ＤＵＶ）光を使用する。フォトレジストに印刷することができる最小のフィーチャサイズは、フォトマスクを照らす光の波長に比例し、開口数（ＮＡ）に反比例する。したがって、開口数が多い縮小レンズシステムを備えた遠紫外線レーザによって生成された、より短い波長の光を使用することが望ましい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
遠紫外線フォトリソグラフィで使用する縮小レンズシステムを提供する際の問題は、ＤＵＶ放射線を集束するのに適した材料の数が限られているという事実から生じる。そのようなレンズシステムの最も、又はおそらく唯一の、実用的な材料は、フッ化カルシウムと溶融シリカである。概して、アッベ数ｖによって特徴付けられるように収斂性又は分散性に大きい差を有するガラスタイプを使用して、可視光スペクトル（約４００〜７００ｎｍ）の光の分散（波長による屈折率の変化）から生じる色収差を補正することは、比較的容易である。しかしながら、フッ化カルシウムと溶融シリカのアッベ数ｖにはわずかな差があるため、ＤＵＶフォトリソグラフィ縮小レンズシステムの色収差の補正には、小さい半径の（高度に湾曲した）レンズと、高入射角のエアスペース型ダブレット（２つの単純なレンズを組み合わせてできたレンズシステム）とが必要とされていた。これらの条件は、システムの透過率と瞳透過率の均一性の仕様を達成するために、薄膜コーティング（例えば、反射防止コーティング）に厳しい要求を課すこととなる。結合したＣａＦ２／溶融シリカダブレットは脱色することができ、エアスペース型のダブレットよりも入射角がはるかに低くなりうる。
【０００６】
Ｆ２エキシマレーザ（１５７ｎｍの波長を有する光を生成する）を使用する遠紫外線フォトリソグラフィ、とりわけフォトリソグラフィ装置で使用する縮小レンズシステムを提供する際に生じうるさらなる問題は、標準の溶融シリカを通る光透過率が許容できないほど低くなる可能性があり、２つのフッ化カルシウムレンズを備えたダブレットが必要になることである。このようなダブレットに関連するこれまで解決されていない問題は、フッ化カルシウムの方向依存性の固有の複屈折によって引き起こされる光学収差に関連している。
【０００７】
色収差の補正にフッ化カルシウムレンズを使用するエキシマ及び他のレーザ光源の使用に関連する追加の問題は、フッ化カルシウムレンズの複屈折によって、ウエハやレチクルの検査のための多くのスキームで維持する必要がある偏光純度が低下してしまうことである。出力偏光状態が入力偏光状態と一致する場合、光路は純粋な偏光である。偏光純度の度合いは、その経路に沿った偏光位相差（polarization retardance）の度合いとして測定することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
フッ化カルシウム又はシリカ含有材料で構成されうる少なくとも第２のレンズ部品の適合光学表面に結合された光学表面を有する少なくとも第１のフッ化カルシウムレンズ部品を備えた、界面結合ダブレット及びトリプレット光学レンズシステムが開示される。この結合は、水酸化物で触媒された水和及び脱水（「水酸化物触媒結合」としても知られる）によって実現することができる。結果として生じる結合は、レンズ部品間のＣａ−Ｏ−Ｓｉ又はＣａ−Ｏ−Ｃａブリッジで構成されうる。
【０００９】
水酸化物で触媒された水和及び脱水（水酸化物触媒結合）を使用して、適合する凹球面状の光学表面を有する少なくとも第２のレンズ部品に結合された、凸球面状の光学表面を有する少なくとも第１のレンズ部品を備えた、界面結合したダブレット及びトリプレット光学レンズシステムもまた開示される。凸面と凹面との間の重なる部分は、この方法で結合することもできる平面である。したがって、「球面状の光学表面」という表現は、無限の半径を有する球面と見なすことができる平面を包含する。
【００１０】
フッ化カルシウム又はシリカ含有材料で構成される少なくとも第２のレンズ部品の適合光学表面に結合される光学表面を有する少なくとも第１のフッ化カルシウムレンズ部品を備えた、界面結合されたダブレット又はトリプレット光学レンズシステムのアセンブリ方法もまた開示される。本方法は、界面光学表面を有する少なくとも第１のフッ化カルシウムレンズ部品を提供する工程、界面光学表面を有する第２のレンズ部品を提供する工程、並びに、レンズ部品間のＣａ−Ｏ−Ｓｉ又はＣａ−Ｏ−Ｃａブリッジによって第１のフッ化カルシウムレンズ部品の界面光学表面を第２のレンズ部品の界面光学表面と結合する工程を含む。
【００１１】
ある特定の実施形態では、レンズアセンブリは、金属ハライドＭＸｎを含む第１の表面を有する第１の光学部品と、第１の表面と界面を形成する第２の表面を有する第２の光学部品とを備えており、該界面は、第１の表面と第２の表面との間に共有結合を含む。第２の光学部品は金属ハライドＭ’Ｘ’ｍ又はシリカ含有材料を含み、第２の光学部品がＭ’Ｘ’ｍを含む場合、共有結合はＭ−Ｏ−Ｍ’ブリッジを含み、第２の光学部品がシリカ含有材料を含む場合、共有結合はＭ−Ｏ−Ｓｉブリッジを含む。
【００１２】
ある特定の実施形態では、複合レンズアセンブリの製造方法は、金属ハライドＭＸｎを含む第１の表面を有する第１の光学部品を提供する工程；金属ハライドＭ’Ｘ’ｍ又はシリカ含有材料を含む第２の表面を有する第２の光学部品を提供する工程であって、第２の光学部品がＭ’Ｘ’ｍを含む場合、共有結合はＭ−Ｏ−Ｍ’ブリッジを含み、第２の光学部品がシリカ含有材料を含む場合、共有結合はＭ−Ｏ−Ｓｉブリッジを含む、工程；第１及び第２の光学表面のうちの一方又は両方に水酸化物溶液を適用する工程；第１の光学表面と第２の光学表面との間に界面を形成する工程であって、水酸化物溶液が表面の水和と表面水酸基の形成を誘発する、工程；並びに、界面接触する表面を脱水して第１及び第２の光学表面間に共有結合を形成する工程を含む。
【００１３】
他の実施形態では、レンズアセンブリは、シリカ又はＭＸｎで構成される第１の光学部品であって、式中、Ｍは第１族又は第２族金属であり、Ｘはハライドであり、Ｍが第１族金属の場合、ｎは１であり、Ｍが第２族金属の場合、ｎは２であり、第１の光学部品が凸球面状の界面を有する、第１の光学部品；及び、シリカ又はＭ’Ｘ’ｍで構成される第２の光学部品であって、式中、Ｍ’は第１族又は第２族金属であり、Ｘ’はハライドであり、Ｍ’が第１族金属の場合、ｍは１であり、Ｍ’が第２族金属の場合、ｍは２であり、第２の光学部品が、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ、Ｍ−Ｏ−Ｓｉ、又はＭ−Ｏ−Ｍ’ブリッジによって第１の光学部品の凸球面状の界面と共有結合した凹球面状の界面を有しており、ＭとＭ’は同一であっても異なっていてもよく、ＸとＸ’は同一であっても異なっていてもよい、第２の光学部品を備えている。
【００１４】
本明細書は、
光学軸を有するレンズアセンブリであって、
第１の光学表面を有し、金属ハライドＭＸｎを含む、第１の光学部品；及び
該第１の光学部品の第１の光学表面と界面を形成する第２の光学表面を有する第２の光学部品であって、界面が第１の光学表面と第２の光学表面との間の共有結合を含み、第２の光学部品が金属ハライドＭ’Ｘ’ｍ又はシリカ含有材料を含む、第２の光学部品
を備えており、
第２の光学部品がＭ’Ｘ’ｍを含む場合、共有結合はＭ−Ｏ−Ｍ’ブリッジを含み；
第２の光学部品がシリカ含有材料を含む場合、共有結合はＭ−Ｏ−Ｓｉブリッジを含む、
レンズアセンブリに関する。
【００１５】
本明細書は、
光学軸を有する複合レンズアセンブリの製造方法であって、
金属ハライドＭＸｎを含む第１の光学表面を有する第１の光学部品を提供する工程；
金属ハライドＭ’Ｘ’ｍ又はシリカ含有材料を含む第２の光学表面を有する第２の光学部品を提供する工程；
第１及び第２の光学表面のうちの一方又は両方に水酸化物溶液を適用する工程；
第１の光学表面と第２の光学表面の間に界面を形成する工程であって、水酸化物溶液が、第１及び第２の光学表面のうちの一方又は両方の水和と、第１及び第２の光学表面のうちの一方又は両方における水酸基の形成とを誘発する、工程；及び
界面接触する第１及び第２の光学表面を脱水して第１及び第２の光学表面間に共有結合を形成する工程であって、第２の光学部品がＭ’Ｘ’ｍを含む場合、共有結合はＭ−Ｏ−Ｍ’ブリッジを含み；第２の光学部品がシリカ含有材料を含む場合、共有結合はＭ−Ｏ−Ｓｉブリッジを含む、工程
を含む、方法に関する。
【００１６】
本明細書は、
レンズアセンブリにおいて、
シリカ又はＭＸｎで構成される第１の光学部品であって、式中、Ｍは第１族又は第２族金属であり、Ｘはハライドであり、Ｍが第１族金属の場合、ｎは１であり、Ｍが第２族金属の場合、ｎは２であり、第１の光学部品は凸球面状の界面を有する、第１の光学部品；及び
シリカ又はＭ’Ｘ’ｍで構成される第２の光学部品であって、式中、Ｍ’は第１族又は第２族金属であり、Ｘ’はハライドであり、Ｍ’が第１族金属の場合、ｍは１であり、Ｍ’が第２族金属の場合、ｍは２であり、第２の光学部品が、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ、Ｍ−Ｏ−Ｓｉ又はＭ−Ｏ−Ｍ’ブリッジによって第１の光学部品の凸球面状の界面と共有結合した凹球面状の界面を有しており、ＭとＭ’は同一であっても異なっていてもよく、ＸとＸ’は同一であっても異なっていてもよい、第２の光学部品
を備えている、レンズアセンブリに関する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】両凸レンズ部品と界面接触した両凹レンズ部品から構成されるダブレットレンズアセンブリの側面図
【図２】平凸レンズ部品と界面接触した平凹レンズ部品から構成されるダブレットレンズアセンブリの側面図
【図３】第２の正のメニスカスレンズ部品と界面接触した第１の正のメニスカスレンズ部品から構成されるダブレットレンズアセンブリの側面図
【図４】両凹レンズ部品の第１の光学表面に接合された両凸レンズ部品と、両凹レンズ部品の第２の光学表面に接合された平凸レンズ部品とから構成されるトリプレットレンズアセンブリの側面図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
フッ化カルシウムで構成された少なくとも第１のレンズ部品とフッ化カルシウム又はシリカ含有材料で構成された少なくとも第２のレンズ部品とを備えたダブレット又はトリプレットレンズアセンブリを製造するための水酸化物触媒結合が、フッ化カルシウムレンズ部品を使用するレンズシステムにおいて、固有の複屈折の影響に対処するため及び／又は色収差に対処するための多くの新しい選択肢をレンズ設計者に提供することが判明している。エポキシ樹脂タイプの接着剤などの従来の光学接着剤は、透過損失が大きいことに起因して遠紫外線レンズの設計との相容性がないことから、このような選択肢は、以前は不可能であった。
【００１９】
シリカ含有材料には、溶融シリカ、二成分又はそれ以上のシリカガラス、及びケイ素含有酸化物結晶（例えばケイ酸塩）が含まれる。
【００２０】
水酸化物触媒結合技術を使用して互いに結合された１対以上の界面接触する光学表面を有するダブレット（及びそれ以上の）複合レンズアセンブリを製造することにより、界面接触する表面をコーティングする必要性が排除され、複合レンズアセンブリのレンズ部品間のエアスペースが排除され、透過損失が減少し、瞳の均一性が向上する。幾つかの実施形態では、界面接触する光学表面は球面又はほぼ球面であり、これは、その表面が球の一部の輪郭を有することを意味する。他の実施形態では、界面接触する光学表面は平面又は非球状に湾曲している。
【００２１】
エポキシ樹脂、メルカプトエステル樹脂、及び他の有機樹脂接着剤系などの従来の光学接着剤は、過度の吸収、化学変化、及び界面での低い透過率の理由から、界面接触する光学表面でレンズ部品を結合するために接着剤が使用されるダブレット及びトリプレットなどの遠紫外線光学系に用いられる複合レンズアセンブリの製造には許容されていない。
【００２２】
図１は、それぞれの部品１０５、１１０の適合（すなわち、一致）する光学表面間の界面１１５で両凸レンズ部品１１０と結合した両凹レンズ部品１０５を備えた複合レンズアセンブリ１００を示している。部品１０５、１１０の一方がフッ化カルシウムでできており、他方がシリカ含有材料でできている場合、界面結合はＣａ−Ｏ−Ｓｉブリッジを含む。両方の部品１０５、１１０がフッ化カルシウムでできている場合、界面１１５での結合はＣａ−Ｏ−Ｃａブリッジを含む。いずれの場合でも、部品１０５、１１０の結合は、水酸化物触媒結合技術を使用して達成される。
【００２３】
図２は、それぞれの部品２０５、２１０の適合する球面状の光学表面間の界面２１５で平凸レンズ部品２１０と結合した平凹レンズ部品２０５を備えた複合レンズアセンブリ２００を示している。部品２０５、２１０の一方がフッ化カルシウムでできており、他方がシリカ含有材料でできている場合、界面結合はＣａ−Ｏ−Ｓｉブリッジを含む。両方の部品２０５、２１０がフッ化カルシウムでできている場合、界面２１５での結合はＣａ−Ｏ−Ｃａブリッジを含む。いずれの場合でも、部品２０５、２１０の結合は、水酸化物触媒結合技術を使用して達成される。
【００２４】
概して、フッ化カルシウムでできている遠紫外線光学系は、光学部品の光学軸に垂直な＜１１１＞面で構成されている。フッ化カルシウム光学部品の固有の複屈折は、光線と＜１１１＞平面の垂線との間の角度が最大で約３５度まで増加するにつれて増加する。複屈折は、部品の光学軸の周りの３つのクロッキング方向において最高であり、したがって、ピーク複屈折の角度は方位角に沿って１２０度離れている。
【００２５】
John Burnett et al., “Symmetry of spacial-dispersion-induced birefringence and its implication for CaF2 ultraviolet optics,” J. Microlith., Microfab., Microsyst., Vol. 1 No. 3, October 2002は、紫外波長でのＣａＦ２の空間分散によって誘発された複屈折（固有の複屈折）が、精密光学系の性能を大幅に低下させる可能性があること、並びに、このようなシステムはこの固有の複屈折を補償又は補正するように設計する必要があることを教示している。ＣａＦ２などの複屈折結晶に入る光は、直交する直線偏光と異なる伝搬方向とを有する２つの伝搬する固有状態へと分割される。Ｂｕｒｎｅｔｔらは、異なる結晶軸配向を有するレンズを組み合わせることにより、固有の複屈折を補償することを提案した。例えば、＜１１１＞に配向された第１のレンズを通って対称的に進行する光は三回対称を有することから、第１のレンズの結晶軸に対して６０度の奇数倍だけ回転した横方向の結晶軸を有する第２の＜１１１＞に配向されたレンズは、相対位相遅れの方位角変動を部分的に補償する。同様に、＜００１＞に配向されたレンズを通って進行する光から生じる相対位相遅れの４倍対称方位角の変化は、４５度の奇数倍で回転する横方向の結晶軸を有する第２の＜００１＞に配向されたレンズによって部分的に補償することができる。これらの効果を組み合わせて固有の複屈折をほぼ完全に補償することができ、また、適切な結晶方位クロッキングを選択して、ＣａＦ２レンズを使用するシステムなどの光学結晶レンズシステムの固有複屈折によって引き起こされる収差を低減又は実質的に排除するために、市販のソフトウェアを利用可能である。多要素光学システム又はその部品における固有の複屈折を補正するための適切かつ最適なクロッキング方式の選択は当技術分野でよく知られており、それ自体では、本開示の新規実施形態の態様を構成しない。
【００２６】
この開示の態様では、固有の複屈折効果は、水酸化物触媒結合を使用して、２つのフッ化カルシウムレンズ部品をそれぞれの光学表面で互いに６０度のクロッキングで結合し、Ｃａ−Ｏ−Ｃａブリッジで構成される界面結合を形成し、それによって、第１のレンズ部品の固有複屈折のピークを複合レンズアセンブリの第２のレンズ部品の固有複屈折の谷と位置合わせすることにより、フッ化カルシウムレンズ部品を含む複合レンズアセンブリにおいて修正又は低減される。この配置は、複屈折を最大複屈折の半分未満に低減する効果を有する。結像レンズなどの光学システムでの他の可能なＣａＦ２要素を考慮すると、最適なシステム性能を得るために、ＣａＦ２ペアのいずれか一方の最適な回転が６０°にならない場合がある。最適なクロッキングの決定は、媒体内の結晶複屈折の光線追跡を含むレンズ設計プログラムによって達成することができる。このような市販のソフトウェアの例は、ＣｏｄｅＶである。
【００２７】
図３は、水酸化物触媒結合技術を使用して形成されたＣａ−Ｏ−Ｃａブリッジによって界面３２５で結合された２つのフッ化カルシウム正メニスカス球面レンズ部品３１５、３２０で構成された複合レンズアセンブリ３１０を通過する光線３００を示している。レンズ部品３１５、３２０の＜１１１＞面が光学軸３３０に垂直になり、かつ、１つのレンズ部品（例えば、３１５）のピーク固有複屈折が複合レンズアセンブリ３１０の他のレンズ部品（例えば、３２０）の固有の複屈折の谷と回転方向に位置合わせされるように部品３１５、３２０を配置することによって、光線３００は、この特定のダブレット単独で偏光純度が大幅に改善される経路を有する。一例として、光線の経路長が同じ材料タイプの部品３１５及び３２０の両方で等しく、部品３２０の位相差（retardation）のクロッキングが部品３１５に対して９０°の場合、経路の複屈折の合計はゼロになる。経路に沿った複屈折は、直交する偏光状態の光路長に差がある。２つの直交偏光状態の複屈折媒体の光路長は、２つの直交偏光状態が媒体を横切るのにかかる時間量を参照して、しばしば、低速パス及び高速パスと呼ばれる。ＣａＦ２のような材料では、最大複屈折は、線形の直交偏光状態で生じ、２つの直交偏光状態は、経路に対して９０°のクロッキングを有する。部品３１５及び３２０が説明されるようにクロッキングされる場合、直交偏光状態の各々について、１つの部品は高速パスを有し、１つの部品は低速パスを有する。言い換えれば、直交する偏光状態の各々は、部品３１５及び３２０の一方に低速パス、部品３１５及び３２０の他方に高速パスを有し、部品３１５及び３２０の組合せを通じて同じ正味の経路長を提供するように結合し、したがって、光路長及び横断時間は、アセンブリ３１０を通じて等しい。これが起こると、すべての偏光状態の偏光純度が媒体を通じて維持される。
【００２８】
図４は、適合光学表面間の界面４３０で両凹レンズ部品４２０の第１の表面と結合した両凸レンズ部品４１０と、部品４２０及び４５０の適合光学表面間の第２の界面４６０で両凹レンズ部品４２０の第２の表面と結合した平凸レンズ部品４５０とを含む複合レンズアセンブリ４００（トリプレット）を示している。
【００２９】
水酸化物触媒結合は、界面接触する表面間に結合を形成するための技術である。この技術はこれまで、酸化物のガラス及び結晶（例えば、シリカガラス、ケイ酸塩結晶、及び金属酸化物結晶）の界面接触する表面を結合するために使用されてきた。結合は、界面接触する表面の一方又は両方に水酸化物溶液を（例えば、室温で）適用し、表面を接触させ、表面間の反応を誘導して、表面を共有結合させる化学結合を形成することによって達成される。水酸化物で触媒された結合は、酸化物又は酸化性物質を含む、概して任意の２つの表面を共有結合させるために使用することができる。水酸化物溶液中の水酸化物イオンは、金属酸化物の酸化物結合を破壊及び水和して、結合される表面に水酸基を形成することにより、酸化物（例えば、溶融シリカ）の結合を触媒する（例えば、≡Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ≡  →  ２≡Ｓｉ−ＯＨ）。表面に接触すると、脱水によって化学結合が起こりうる（例えば、≡Ｓｉ−ＯＨ  ＋  ＨＯ−Ｓｉ≡  →  ≡Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ≡  ＋  Ｈ２Ｏ）。金属ハライド（例えば、ＭＸ）などの酸化性物質の場合には、水酸化物イオンは、酸化性物質の表面を水和し（例えば、ＭＸ  ＋  ＯＨ−  →  ＭＯＨ  ＋  Ｘ−）、これが、別の水和した酸化性物質又は水和した金属酸化物の表面と接触して、脱水による化学結合を生じさせることができる。このような水酸化物触媒結合技術は、その開示全体がここに参照することによって本明細書に組み込まれる、米国特許第６，５４８，１７６号明細書などの公開文献にも記載されている。
【００３０】
本開示によれば、水酸化物触媒結合技術は、非酸化物ガラス及び結晶にまで及んでいる。特に、ハライドガラス及び結晶の水酸化物触媒結合が実証されている。好ましい実施形態では、水酸化物触媒結合は、金属ハライドを含むレンズ部品を、金属ハライド又はシリカ含有材料を含むレンズ部品と界面接触させて複合レンズアセンブリを形成するために使用される。
【００３１】
一実施形態では、水酸化物触媒結合は、第１の金属ハライドレンズ部品を第２の金属ハライドレンズ部品と界面接触させるために使用される。２つの金属ハライドレンズ部品は、同じ組成を有していても、異なる組成を有していてもよい。好ましい金属ハライドはフッ化カルシウム（ＣａＦ２）であり、一実施形態では、水酸化物触媒結合は、２つのフッ化カルシウムレンズ部品を界面接触させるために用いられる。水酸化物触媒結合によって形成された２つ以上の金属ハライドレンズ部品間に１つ以上の界面を有する複合レンズアセンブリは、本開示の範囲内にある。
【００３２】
別の実施形態では、水酸化物触媒結合は、金属ハライドレンズ部品をシリカ含有レンズ部品と界面接触させるために用いられる。好ましい金属ハライドはフッ化カルシウム（ＣａＦ２）であり、好ましいシリカ含有材料はシリカガラスである。一実施形態では、水酸化物触媒結合は、フッ化カルシウムレンズ部品をシリカガラスレンズ部品と界面接触させるために用いられる。水酸化物触媒結合によって形成された、金属ハライドレンズ部品とシリカ含有レンズ部品との間に１つ以上の界面を有する複合レンズアセンブリは、本開示の範囲内にある。本開示はさらに、水酸化物触媒結合によって形成された、金属ハライドレンズ部品とシリカ含有レンズ部品との間の１つ以上の界面、並びに、２つ以上の金属ハライドレンズ部品間の１つ以上の界面を有する複合レンズアセンブリにも関する。
【００３３】
第１のフッ化カルシウム光学部品と、フッ化カルシウム又はシリカ（若しくはシリカ含有材料）で構成される第２の光学部品とを含む複合レンズアセンブリの製造方法が開示され、本方法は、概して、互いに接合すべき光学表面を有するレンズ部品を提供する工程、光学表面のうちの一方又は両方に水酸化物溶液を適用する工程、光学表面を位置合わせ及び接触させる工程、並びに、光学表面を共有結合させる化学結合を形成する工程を含む。一実施形態では、光学表面は一致する光学表面である。一致する光学表面とは、一緒にして適切に位置合わせすると、表面間の界面に沿って互いに接触又は密接に一致するため、結合後の表面間に実質的にギャップが存在しない表面である。
【００３４】
開示されたレンズアセンブリ及びプロセスは、界面接触する光学表面を有する金属ハライド及び／又はシリカを含有するレンズ部品を備えたレンズシステム（例えば、界面接触するダブレット又はトリプレット）の色収差、固有の複屈折、及び／又は偏光純度からの偏差を補正するのに役立つ。一実施形態では、界面接触する光学表面は球面状の光学表面である。このような補正は、水酸化物触媒結合技術を使用して、シリカ、シリカ含有材料、第１族金属ハライド又は第２族金属ハライドで構成される光学部品の光学表面を結合することによって、効果的に達成することができる。第１族又は第２族金属ハライド光学部品は、Ｓｉ−Ｏ−Ｍブリッジによってシリカ光学部品に結合することができ、式中、Ｍは第１族金属又は第２族金属のいずれかである。金属ハライド光学部品は、Ｍ−Ｏ−Ｍ’ブリッジによって同じ又は異なる金属ハライド光学部品に結合することができ、式中、Ｍ及びＭ’はそれぞれ第１族又は第２族金属であり、同一であっても異なっていてもよい。水酸化物触媒技術を使用して互いに結合することができる金属ハライド光学部品は、それぞれ、式ＭＸｎ及びＭ’Ｘ’ｍによって表すことができ、式中、Ｍ及びＭ’は同一であっても異なっていてもよく、Ｍが第１族金属の場合、ｎは１であり、Ｍが第２族金属の場合、ｎは２であり、Ｍ’が第１族金属の場合、ｍは１であり、Ｍ’が第２族金属の場合、ｍは２であり、ＸとＸ’は同一であっても異なっていてもよく、ＭＸｎのＸ基は同一であっても異なっていてもよく、Ｍ’Ｘ’ｍのＸ’基は同一であっても異なっていてもよい。第１族金属の例には、リチウム、ナトリウム、カリウム、及びセシウムが含まれる。第２族金属の例には、マグネシウム及びカルシウムが含まれる。ハライドの例には、フッ化物（Ｆ−）、塩化物（Ｃｌ−）、及び臭化物（Ｂｒ−）が含まれる。特定のレンズ部品材料には、例えば、フッ化マグネシウム、フッ化リチウム、フッ化カルシウム、塩化マグネシウム、及び塩化リチウムが含まれる。
【００３５】
説明される実施形態は、好ましい及び／又は例示されているが、限定ではない。添付の特許請求の範囲の権限及び範囲内において、さまざまな修正が考えられる。
【００３６】
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
【００３７】
実施形態１
光学軸を有するレンズアセンブリであって、
第１の光学表面を有し、金属ハライドＭＸｎを含む、第１の光学部品；及び
前記第１の光学部品の前記第１の光学表面と界面を形成する第２の光学表面を有する第２の光学部品であって、前記界面が前記第１の光学表面と前記第２の光学表面との間の共有結合を含み、前記第２の光学部品が金属ハライドＭ’Ｘ’ｍ又はシリカ含有材料を含む、第２の光学部品
を備えており、
前記第２の光学部品がＭ’Ｘ’ｍを含む場合、前記共有結合はＭ−Ｏ−Ｍ’ブリッジを含み；
前記第２の光学部品がシリカ含有材料を含む場合、前記共有結合はＭ−Ｏ−Ｓｉブリッジを含む、
レンズアセンブリ。
【００３８】
実施形態２
前記第２の光学部品が金属ハライドＭ’Ｘ’ｍでできており、前記界面接触する第１及び第２の光学表面がＭ−Ｏ−Ｍ’ブリッジによって結合される、実施形態１に記載のレンズアセンブリ。
【００３９】
実施形態３
前記界面接触する第１及び第２の光学表面が、前記アセンブリの前記光学軸に対して垂直な＜１１１＞平面で構成された球面又は平面であり、前記第２の光学部品の横方向の結晶軸が、前記第１の光学部品の横方向の結晶軸に対して回転して、前記レンズアセンブリの固有の複屈折を低減する、実施形態２に記載のレンズアセンブリ。
【００４０】
実施形態４
前記第２の光学部品がシリカで構成され、前記界面接触する第１及び第２の表面がＭ−Ｏ−Ｓｉブリッジによって結合される、実施形態１に記載のレンズアセンブリ。
【００４１】
実施形態５
前記界面接触する第１及び第２の光学表面が球面又は平面である、実施形態１〜４のいずれかに記載のレンズアセンブリ。
【００４２】
実施形態６
前記第１の光学部品又は前記第２の光学部品のいずれかに結合した第３の光学表面を含む第３の光学部品をさらに備えている、実施形態１〜５のいずれかに記載のレンズアセンブリ。
【００４３】
実施形態７
前記第１の光学部品がフッ化カルシウムを含み、前記第２の光学部品がシリカを含む、実施形態１、５、及び６のいずれかに記載のレンズアセンブリ。
【００４４】
実施形態８
前記第１の光学部品がフッ化カルシウムを含み、前記第２の光学部品がフッ化カルシウムを含む、実施形態１、５、及び６のいずれかに記載のレンズアセンブリ。
【００４５】
実施形態９
光学軸を有するレンズアセンブリの製造方法であって、
金属ハライドＭＸｎを含む第１の光学表面を有する第１の光学部品を提供する工程；
金属ハライドＭ’Ｘ’ｍ又はシリカ含有材料を含む第２の光学表面を有する第２の光学部品を提供する工程；
前記第１及び第２の光学表面のうちの一方又は両方に水酸化物溶液を適用する工程；
前記第１の光学表面と前記第２の光学表面の間に界面を形成する工程であって、前記水酸化物溶液が、前記第１及び第２の光学表面のうちの一方又は両方の水和と、前記第１及び第２の光学表面のうちの一方又は両方における水酸基の形成とを誘発する、工程；及び
前記界面接触する第１及び第２の光学表面を脱水して前記第１及び第２の光学表面間に共有結合を形成する工程であって、前記第２の光学部品がＭ’Ｘ’ｍを含む場合、前記共有結合はＭ−Ｏ−Ｍ’ブリッジを含み；前記第２の光学部品がシリカ含有材料を含む場合、前記共有結合はＭ−Ｏ−Ｓｉブリッジを含む、工程
を含む、方法。
【００４６】
実施形態１０
前記第２の光学部品が金属ハライドＭ’Ｘ’ｍでできており、前記界面接触する第１及び第２の光学表面がＭ−Ｏ−Ｍ’ブリッジによって結合される、実施形態９に記載の方法。
【００４７】
実施形態１１
前記界面接触する第１及び第２の光学表面が、前記アセンブリの前記光学軸に対して垂直な＜１１１＞平面で構成された球面又は平面の光学表面に一致しており、前記第２の光学部品の横方向の結晶軸が、前記第１の光学部品の横方向の結晶軸に対して回転して、前記レンズアセンブリの固有の複屈折を低減する、実施形態１０に記載の方法。
【００４８】
実施形態１２
前記第２の光学部品がシリカで構成され、前記界面接触する第１及び第２の光学表面がＭ−Ｏ−Ｓｉブリッジによって結合される、実施形態９に記載の方法。
【００４９】
実施形態１３
前記界面接触する第１及び第２の光学表面が球面又は平面である、実施形態９〜１２のいずれかに記載の方法。
【００５０】
実施形態１４
前記第１及び第２の光学部品の一方の第４の光学表面と一致する第３の光学表面を有する第３の光学部品を提供する工程、前記第３の光学表面、前記第４の光学表面、又は前記第３の光学表面と前記第４の光学表面の両方に水酸化物溶液を適用する工程、前記第３の光学表面を前記第４の光学表面と位置合わせして、前記第３の光学表面と第４の光学表面との間に界面を形成する工程、並びに、前記第３の光学表面と前記第４の光学表面との間の前記界面を硬化する工程をさらに含み、前記硬化によって前記第３の光学表面と前記第４の光学表面との間に結合を形成する、実施形態９〜１３のいずれかに記載の方法。
【００５１】
実施形態１５
前記第１の光学部品がフッ化カルシウムを含み、前記第２の光学部品がシリカを含む、実施形態９、１３、及び１４のいずれかに記載の方法。
【００５２】
実施形態１６
前記第１の光学部品がフッ化カルシウムを含み、前記第２の光学部品がフッ化カルシウムを含む、実施形態９、１３、及び１４のいずれかに記載の方法。
【００５３】
実施形態１７
レンズアセンブリが、
シリカ又はＭＸｎで構成される第１の光学部品であって、式中、Ｍは第１族又は第２族金属であり、Ｘはハライドであり、Ｍが第１族金属の場合、ｎは１であり、Ｍが第２族金属の場合、ｎは２であり、前記第１の光学部品が凸球面状の界面を有する、第１の光学部品；及び
シリカ又はＭ’Ｘ’ｍで構成される第２の光学部品であって、式中、Ｍ’は第１族又は第２族金属であり、Ｘ’はハライドであり、Ｍ’が第１族金属の場合、ｍは１であり、Ｍ’が第２族金属の場合、ｍは２であり、前記第２の光学部品が、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ、Ｍ−Ｏ−Ｓｉ、又はＭ−Ｏ−Ｍ’ブリッジによって前記第１の光学部品の前記凸球面状の界面と共有結合した凹球面状の界面を有しており、ＭとＭ’は同一であっても異なっていてもよく、ＸとＸ’は同一であっても異なっていてもよい、第２の光学部品
を備えている、レンズアセンブリ。
【００５４】
実施形態１８
前記第１及び第２の光学部品がフッ化カルシウムでできており、前記凸状及び凹状の界面がＣａ−Ｏ−Ｃａブリッジによって結合される、実施形態１７に記載のレンズアセンブリ。
【００５５】
実施形態１９
前記レンズ部品が、前記界面において、一致する平面又は球面の光学表面を有しており、かつ、前記アセンブリの前記光学軸に対して垂直な＜１１１＞平面で構成されており、前記第２の光学部品の横方向の結晶軸が、前記第１の光学部品の横方向の結晶軸に対して回転して、前記レンズアセンブリの固有の複屈折を低減する、実施形態１８に記載のレンズアセンブリ。
【００５６】
実施形態２０
前記第１の光学部品がシリカで構成され、前記第２の光学部品がシリカで構成され、前記凸状及び凹状の界面がＣａ−Ｏ−Ｓｉブリッジによって結合される、実施形態１７に記載のレンズアセンブリ。
【００５７】
実施形態２１
前記第１の光学部品又は前記第２の光学部品のいずれかの光学表面に結合した界面光学表面を含む第３の光学部品をさらに備えている、実施形態１７〜２０のいずれかに記載のレンズアセンブリ。
【符号の説明】
【００５８】
１００  複合レンズアセンブリ
１０５  両凹レンズ部品
１１０  両凸レンズ部品
１１５  界面
２００  複合レンズアセンブリ
２０５  平凹レンズ部品
２１０  平凸レンズ部品
２１５  界面
３００  光線
３１０  複合レンズアセンブリ
３１５，３２０  フッ化カルシウム正メニスカス球面レンズ部品
３２５  界面
３３０  光学軸
４００  複合レンズアセンブリ（トリプレット）
４１０  両凸レンズ部品
４２０  両凹レンズ部品
４３０  界面
４５０  平凸レンズ部品
４６０  第２の界面
【図１】
2021501916.tif 000003
【図２】
2021501916.tif 000004
【図３】
2021501916.tif 000005
【図４】
2021501916.tif 000006
【国際調査報告】
2021501916.tif 000007
2021501916.tif 000008