(57)【要約】ここで提示する方式は、微小光学構造（１１５）を含むメンブレンユニット（１０５）を提供し、これは微小光学構造（１１５）のキャリアベースとしてのウェハ（１１０）と、ウェハ（１１０）に接続された介在基板（３００）と、介在基板（３００）に接続されたキャリア（１３０）とを含み、ウェハ（１００）、介在基板（３００）、およびキャリア（１３０）の熱膨張率は、キャリア（１３０）の膨張率が介在基板（３００）の膨張率より大きく、かつ介在基板（３００）の膨張率がウェハ（１１０）の膨張率以上であるような大きさとされる。
2017530378.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
微小光学構造（１１５）を含み、前記微小光学構造（１１５）のキャリアベースとしてのウェハ（１１０）と、前記ウェハ（１１０）に接続された介在基板（３００）と、前記介在基板（３００）に接続されたキャリア（１３０）とを含むメンブレンユニット（１０５）であって、前記ウェハ（１００）、前記介在基板（３００）、および前記キャリア（１３０）の熱膨張率は、前記キャリア（３００）の膨張率が前記介在基板（３００）の膨張率より大きく、かつ前記介在基板（３００）の前記膨張率が前記ウェハ（１１０）の膨張率以上であるような大きさとされる、メンブレンユニット（１１５）。
【請求項２】
微小光学構造（１１５）を含む光学要素（１０５）を製造する方法（５００）において、接続するステップ（５１０）であって、前記微小光学構造（１１５）のキャリアベースとしてのウェハ（１１０）が介在基板（３００）を介してキャリア（１３０）に接続される、ステップ（５１０）を含み、前記ウェハ（１１０）、前記介在基板（３００）、および前記キャリア（１３０）の熱膨張率は、前記キャリア（１３０）の膨張率が前記介在基板（３００）の膨張率より大きく、かつ前記介在基板（３００）の膨張率が前記ウェハ（１１０）の膨張率以上であるような大きさとされることを特徴とする、方法（５００）。
【請求項３】
前記接続するステップ（５１０）において、ウェハ（１１０）、介在基板（３００）およびキャリア（１３０）は、室温（ＲＴ）より高い温度（Ｔ）で硬化する、特に少なくとも５０℃の温度（Ｔ）で硬化する接着材料（１２０）を使用して接続されることを特徴とする、請求項２に記載の微小光学構造（１１５）を含む光学要素（１０５）を製造する方法（５００）。
【請求項４】
前記接続するステップ（５１０）は、接着接合する下位ステップ（５２０）と、硬化する下位ステップ（５３０）と、平らにする下位ステップ（５４０）と、さらに接着接合する下位ステップ（５５０）と、さらに硬化する下位ステップ（５６０）とをさらに含み、接着接合するステップ（５２０）において、前記介在基板（３００）が前記キャリア（１３０）上に接着接合され、硬化する下位ステップ（５３０）において、前記接着材料（１２０）が硬化され、平らにする下位ステップ（５４０）において、前記介在基板の表面が平らにされ、特に研磨され、さらに接着接合する下位ステップ（５５０）において、前記ウェハ（１１０）がキャリア（１３０）と介在基板（３００）とを含む複合体（３１０）上に接着接合され、および硬化する下位ステップ（５６０）において、前記ウェハ（１１０）と前記複合体（３１０）との間の前記接着材料（１２０）が硬化されることを特徴とする、請求項３に記載の方法（５００）。
【請求項５】
接続するステップ（５１０）において、介在基板（３００）とウェハ（１１０）とが接続され、前記介在基板（３００）の前記膨張率が前記ウェハ（１００）の膨張率と等しいことを特徴とする、請求項２〜４の何れか一項に記載の方法（５００）。
【請求項６】
接続するステップ（５１０）において、１μｍ未満の湾曲を有する前記ウェハ（１１０）の表面（４３０）が生成されることを特徴とする、請求項２〜５の何れか一項に記載の方法（５００）。
【請求項７】
接続するステップ（５１０）において、キャリア（１３０）が前記介在基板（３００）に接続され、前記キャリアは少なくとも部分的にＳｉＣおよび／またはＳｉＳｉＣを含み、特に前記キャリアはＳｉＣまたはＳｉＳｉＣから製作されることを特徴とする、請求項２〜６の何れか一項に記載の方法（５００）。
【請求項８】
前記接続するステップ（５１０）において、少なくとも部分的に窒化シリコンを含み、特に窒化シリコンからなるウェハ（１１０）が使用されることを特徴とする、請求項２〜７の何れか一項に記載の方法（５００）。
【請求項９】
微小光学構造（１１５）を含む光学要素（１０５）を製造する装置であって、相互に接続された前記微小光学構造（１１５）のキャリアベースとしてのウェハ（１１０）と、介在基板（３００）と、キャリア（１３０）とからなり、前記ウェハ（１１０）、前記介在基板（３００）、および前記キャリア（１３０）の熱膨張率は、前記キャリア（１３０）の膨張率が前記介在基板（３００）の膨張率より大きく、かつ前記介在基板（３００）は、前記ウェハ（１１０）の膨張率以上である膨張率を有するような大きさとされる、装置。
【請求項１０】
前記ウェハ（１１０）、介在基板（３００）、およびキャリア（１３０）を接続する接着剤（１２０）が、室温（ＲＴ）よりかなり高い温度（Ｔ）で硬化する接着剤（１２０）であることを特徴とする、請求項９に記載の微小光学構造（１１５）を含む光学要素（１０５）を製造する装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微小光学構造を含む光学要素を製造する方法、この種の装置、および対応するメンブレンユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
いわゆる回折要素または装置は、光学システムでよく使用される。この場合、光の波の特性に基づく干渉効果を利用して、光学システム内の特定の位置における所望の視野分布を実現する。振幅影響および位相影響の両方の回折構造またはその組合せが使用される。現在、この種の回折型「ビーム整形」の用途は非常に多く、複数のできるだけ同じビームを生成するもの（いわゆるビームスプリッタ）から、半導体リソグラフィにおいてレーザがいわゆるオフアクシス照明モードを生成するために特定のビームプロファイルを生成するもの（いわゆるビームシェイパ）まで多岐にわたり、これらはこうした露光装置の光学システムの光学的分解能を増大させるために使用される。
【０００３】
ＥＵＶスペクトル範囲（ＥＵＶ＝極端紫外線）、すなわち５ｎｍ〜３０ｎｍの波長範囲において、純粋な透過性材料はなく、すなわち、構造化された吸収層を形成することによって、回折構造が薄い（薄いため、低吸収のみを示す）メンブレン上に生成されるか、または吸収層が、メンブレンを完全にエッチングするためのハードマスクとして使用される。
【０００４】
これらの（キャリア）メンブレンはＳｉＸＮＹで製造されることが多く、これがシリコン（Ｓｉ）ウェハ上に薄膜として形成され、その後、ウェハのシリコン自体がしたがって乾式または湿式化学法で除去されて、薄い（例えば、厚さ１００ｎｍ）メンブレンのみが残り、それがその縁辺においてウェハにより保持される。ウェハのコーティング中の適当な工程制御により、自立性を有するメンブレンの平坦度を、それを担持するウェハの平坦度に確実に対応させることができる。
【０００５】
これらのメンブレンウェハを光学システムに統合できるようにするためには、これらをホルダ上に形成しなければならず、それは、例えば比較的高温で硬化する接着剤によって行うことができる。接着接合中、今度は、接着剤を介在基板として使用せずに接続部が形成される。この場合、適切なキャリア材料は主として低ＣＴＥの材料、例えばセラミック、ＳｉＣまたはＳｉＳｉＣである。
【０００６】
ウェハとキャリアとの熱膨張率が同じでないと、この場合は「バイメタル」様の効果によってウェハが永久に反り、したがって、微小光学構造に凹凸が生じる。分かっている限り、適当な装置によって、接着接合工程／接合工程後のウェハを「平滑化」するため、または接着接合されたウェハの（およびしたがってメンブレンの）平坦度を高めるための方法は存在しない。
【０００７】
相互に接着接合され、熱膨張率の異なる材料間の応力を減らすため、または接着接合されたウェハの反りを防止または軽減するために、様々な方法が文献に記載されている。例えば、米国特許第７，０６７，３９３  Ｂ２号明細書には、溝が基板内に取り入れられ、その後、前記溝が異なる材料で再び埋められる装置が記載されている。機械的ホルダ（基板）上での高い平坦度と安定性とを有するメンブレンウェハの接着接合に関して、この装置には、ホルダ／基板の強度、およびしたがって長期的な安定性が弱まるという欠点がある。さらに、微小光学構造を有するメンブレンウェハの実装中に、これらを点でのみ接着接合する必要があることが多く、その結果、このような層の有効性は当初から制限される。同様の装置および方法は、米国特許第８，７５４，５０５  Ｂ２号明細書に記載されている。ここでも、メンブレンウェハの支持／実装に関する同じ欠陥が明らかである。
【０００８】
高温での接着剤の硬化により、ウェハの不要な反り、およびしたがってメンブレンの反り、またはメンブレンの相互に関するずれが生じる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、先行技術の欠点に基づき、薄いメンブレン上に１つまたは複数の微小光学構造を含む光学要素を製造する方法を提供することであり、１つのメンブレンの場合、これ自体にほとんど凹凸がなく、複数のメンブレンの場合、これらには追加的に相互に関する小さい高低差／凹凸がある。ウェハの不要な反りと、それに伴うメンブレンの反りまたはメンブレンの相互に関するずれとが防止される、または少なくとも軽減されることが意図される。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この目的は、特許請求の範囲の独立請求項の特徴によって達成される。従属請求項は、有利な構成に関する。
【００１１】
ここで提示される方式は、微小光学構造を含む光学要素を製造する方法において、接続するステップであって、微小光学構造のキャリアベースとしてのウェハが、特に典型的には１００μｍ〜１０ｍｍの厚さの介在基板を介してキャリアに接続される、ステップを含み、ウェハ、介在基板、およびキャリアの熱膨張率は、キャリアの膨張率が介在基板の膨張率より大きく、かつ介在基板の膨張率がウェハの膨張率以上であるような大きさとされることを特徴とする、方法を提供する。
【００１２】
メンブレンとは、平面的に延び、その厚さが１０ｎｍ〜数マイクロメートルであり、少なくとも部分的に紫外光、特に極端紫外光を透過させる構造を意味すると理解できる。微小光学構造とは、光学的に有効な要素の寸法が、例えば紫外光または極端紫外光の波長範囲であるような構造を意味すると理解できる。膨張率とは、ある材料の物理特性であり、これは所定の材料の、前記材料の温度が変化したときの膨張または収縮を意味する。
【００１３】
本発明は、メンブレンを含む光学要素の製造中に、キャリア、介在基板、およびウェハのために膨張率の異なる材料を選択することによって、非常に平坦または平面的なメンブレンを製造できるという見識に基づく。これは、キャリア、介在基板、およびウェハを接続するステップには通常、それを硬化させる目的で周囲温度を上昇させる必要のある材料（接着剤）を使用するステップが関わり、その結果、キャリア、介在基板、およびウェハが異なる度合いまたは程度まで膨張するという事実に起因する。温度が再び下がると、対応する部分が再び異なる度合いまで収縮し、それによって、最も膨張率の大きいキャリアが、その上に介在基板を介して接着接合されたウェハに応力を加え、その結果、ウェハは非常に平坦または平面的に保たれる。
【００１４】
ここで提示される方式は、ウェハ、介在基板、またはキャリアのために、好都合な膨張率を有する材料を選択することにより、技術的にごく単純な手段を用いて非常に平坦なメンブレンを製造できるという利点を提供する。
【００１５】
ここで提示される方式のある実施形態が特に好都合であり、そこでは、接続するステップにおいて、ウェハ、介在基板およびキャリアが、室温より高い温度で硬化する、特に少なくとも５０℃の温度で硬化する接着材料を使用して接続される。ここで提示される方式のこのような実施形態は、ウェハ、介在基板、およびキャリアが十分に膨張することにより、接着材料の硬化後に冷却されたときに、ウェハ上の十分に大きい張力、すなわち十分に平坦または平面的なメンブレンが構成されるという利点を提供する。
【００１６】
ここで提案されている方式のある実施形態がさらに考えられ、そこでは、接続するステップにおいて、介在基板とウェハとが接続され、介在基板の膨張率がウェハの膨張率と等しい。
【００１７】
ここで提案される方式のある実施形態がさらに好都合であり、そこでは、接続するステップにおいて、平面的であり、特に１μｍ未満の湾曲を有するウェハ表面が生成される。ここで提案されている方式のそのような実施形態は、メンブレンに紫外光または極端紫外光を通過させたときに、微小光学構造に光学的歪みがほとんど起こりえないという利点を提供する。
【００１８】
ここで提案される方式のある実施形態が技術的に特に単純であり、そこでは、メンブレンキャリアが介在基板に接続され、前記キャリアが少なくとも部分的にシリコンを含み、特に前記キャリアがシリコンから製造される。ここで提示される方式のこのような実施形態は、費用対効果の高い方法で広く入手可能なシリコンウェハを、ここで使用される用語体系によるキャリアとして使用できるという利点を提供する。
【００１９】
ここで提案される方式の別の実施形態によれば、接続するステップにおいて、少なくとも部分的に窒化シリコンを含み、特に窒化シリコンからなるウェハおよび／または介在基板を使用できる。
【００２０】
ここで提案される方式の実施形態は、微小光学構造を含む光学要素を製造する装置であって、相互に接続された微小光学構造のキャリアベースとしてのウェハと、介在基板と、キャリアとからなり、ウェハ、介在基板、およびキャリアの熱膨張率は、キャリアの膨張率が介在基板の膨張率より大きく、かつ介在基板が、ウェハの膨張率以上である膨張率を有するような大きさとされる、装置としてさらに考えられる。
【００２１】
同時に、ここで提示される方式は、微小光学構造を含むメンブレンユニットとしての実施形態を提示し、これは、それ自体が微小光学構造のキャリアであるメンブレンのキャリアベースとしてのウェハと、ウェハに接続された介在基板と、介在基板に接続されたキャリアとを含み、ウェハ、介在基板、およびキャリアの熱膨張率は、キャリアの膨張率が介在基板の膨張率より大きく、かつ介在基板の膨張率がウェハの膨張率以上であるような大きさとされる。
【００２２】
本発明の有利な例示的実施形態を、下記の図面を参照しながらより詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】比較的高温で接着剤を硬化させている過程で引張応力と圧縮応力とが発生する原理の説明図を示す。
【図２】図１に示される応力が、キャリアとウェハとを含む複合的システムの反り、およびしたがってメンブレンの平坦度の低下にどのようにつながるかの説明図を示す。
【図３】ここで提示されるメンブレン装置の１つの例示的実施形態の個々の製造ステップの説明図を示す。
【図４】ここで提示される方式にしたがって製造された、考えられる装置またはメンブレンの説明図を示す。
【図５】本発明の方法の１つの例示的実施形態のフロー図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下の説明において同じもしくは同様の、または同様に動作する要素は、同じまたは同様の参照符号で示されるか、または同様の参照符号で示され、これらの要素の説明の繰返しは、明瞭を期して省かれている。
【００２５】
（キャリア）メンブレンは多くの場合、Ｓｉ３Ｎ４から製作され、これはＳｉウェハ上に薄膜として形成され、その後、ウェハまたはキャリアのシリコン自体がしたがって乾式または湿式化学法で除去され、このように製作される薄い（厚さが約１００ｎｍである）メンブレンのみが残り、これはその縁辺においてウェハにより支持される。ウェハのコーティング中の適当な工程制御によって、自立性を有するメンブレンの高い平坦度を、そのメンブレンを担持するウェハが平坦であれば確保できる。この製造方法では、薄い基板／ウェハ（厚さは典型的に≦１ｍｍ）を使用する必要があり、それは第一に、より厚い基板のエッチング時間は大幅に長くなるためであり、および第二に、より厚い基板はしばしば幾何学的に可能な回折構造の制約を意味するためである。
【００２６】
光学的に活性なメンブレンを有するこれらのウェハ（短縮して、メンブレンウェハ）は、特定の光学的機能を果たすことができるようにするために、高い平坦度を有しているべきである。これらはその薄さのために、主として反りに対する機械的安定性が低いことから、光学システムに統合できるようにするには、多くの場合、これらを安定なホルダに形成するべきである。この形成は様々な方法で行うことができ、例えば、接着剤またはその他のいわゆる「接合」による。
【００２７】
上述の方法には、例えばメンブレンウェハとキャリアとの間に反応性の介在層を導入することが関わり、前記介在層はその後、発熱反応によって永久接続を可能にする。独国特許出願公開第１０  ２００９  ００６  ８２２  Ａ１号明細書はさらに、どのようにして前記反応性介在層を、接続が空間的に区切られた方法で実現可能に構成できるかを説明している。この方法の１つの欠点は、反応性介在層または反応性接合後の介在層の厚さが一定であることである。しかしながら、これはまた、ほとんど常に１μｍより大きいウェハの厚さのばらつき（全体の厚さのばらつき  −  ＴＴＶ）が、ウェハ表面の凹凸に直接反映されることを意味する。同じことが、既に存在する基板表面の凹凸にも当てはまる。
【００２８】
接合の上述の欠点を回避するために、メンブレンウェハをキャリア（より一般的には基板）に接着接合でき、接着剤層は、この場合、ウェハのＴＴＶと基板／キャリアの凹凸とを補償できる。メンブレンウェハの所望の平坦度を実現するために、これは通常、その上面を非常に平坦な表面に吸着させ（いわゆる真空チャック）、その後、基板に接着により接合する。
【００２９】
接着剤の最終強度を達成するためには、通常、接着剤のいわゆる「硬化」が必要となり、これは紫外光（ＵＶ）の照射によるか、室温（およびしたがって処理温度）よりかなり高い温度まで加熱することの何れかによる。この場合、ＵＶ硬化性接着剤は、少なくとも接着接合されるべきウェハまたは基板／キャリアの構造の少なくとも何れかがＵＶを透過させる場合のみ使用できる。これはほとんどのメンブレンウェハに当てはまらず、それは、前述のように、これらがシリコンからなるからである。基板／キャリアはセラミック材料で構成されることが多く、そのため、同様にＵＶに対して不透過性である。このような場合には、より高温で硬化する接着剤がしばしば使用される。
【００３０】
硬化中は以下のことが発生する：ウェハと基板とがその固有の熱膨張率（熱膨張率  −  略してＣＴＥ）に応じて膨張する。材料が異なると（およびしたがって膨張率ＣＴＥが異なると）、ここでは接着剤において応力または圧縮が発生するが、これらは部分的に補償でき、それは、依然として完全に硬化していない、すなわち、その最終強度に到達していないからである。接着剤はこの状態で硬化し、すなわち、冷却による負膨張の差から応力補償の可能性がはるかに低い。したがって、その結果として、ウェハ／基板系が反り、およびしたがってウェハ表面の平坦度が低下する（「バイメタル」効果と同様の効果）。それが今度は、微小光学（回折）構造をもはや、光学システム内で相互に関して必要な精度またはアラインメント／平行位置で保持できないという結果を招く。
【００３１】
図１は、子図１ａ〜１ｃにおいて、光学要素１０５を製造するための層複合体１００の、接着材料１２０とキャリア１３０とを使用してウェハ１１０を接続するステップ中の異なる温度における説明図を示しており、介在基板は依然として使用されていない。この場合、メンブレンウェハ１１０は回折または微小光学構造１１５を含み、これは、後に処理されて完成する光学要素１０５において、前記構造１１５に入射するＥＵＶまたはＵＶ光の所定の回折または屈折をもたらすことによって、光学システム内の所望の位置における所望の視野分布を得る。メンブレンは通常、微小光学構造１１５の直下にのみあり、ウェハ１１０またはアセンブリもしくは層複合体１００の全体よりはるかに小さい。ウェハ１１０の熱膨張率ＣＴＥ１とキャリアの膨張率ＣＴＥ２とは、キャリア１３０の熱膨張率ＣＴＥ２がウェハ１１０膨張率ＣＴＥ１以上であるような大きさとされる。光学要素１０５の各部分、すなわちウェハ１１０とキャリア１３０とは、室温よりかなり高い温度で硬化する接着剤１２０または接着材料を使用して接続される。この場合、かなり高い温度とは、特に摂氏５０度を超える、特に摂氏８０度を超える温度を意味すると理解される。
【００３２】
硬化ステップ中、層複合体１００が室温ＲＴである開始時間ｔ＝ｔ０（図１ａに示される）において、室温よりかなり高い温度Ｔまで加熱するステップが実行されると、開始時間ｔ０に続く時間ｔ１において、ウェハ１１０は長さ量４だけ膨張し、それに対してキャリアは長さ量５のみだけ膨張する。時間ｔ１における層複合体１００の個々の構成要素の寸法は、ここでは図１ｂに示されている。この状態で、接着剤１２０を硬化させて、ウェハ１１０とキャリア１３０とを相互に関する対応する位置に固定することができる。
【００３３】
時間ｔ２において、層複合体１００が再び例えば室温ＲＴまで冷えると、半完成品１０５の個々の構成要素、すなわちウェハ１１０とキャリア１３０とは、図１ｃに示されるように異なる程度まで収縮する。層複合体１００の個々の構成要素、すなわちウェハ１１０とキャリア１３０とはここで、それぞれ時間ｔ１における上昇温度まで加熱されたときと同じ大きさ４’および５’だけ戻るはずであるが、接着剤が硬化して固定されていることから、これはもはや起こりえない。したがって、構成要素であるウェハ１１０とキャリア１３０との膨張を比較すると、ウェハ１１０は冷却後、量Δ４だけ長くなり、キャリア１３０は量Δ５だけ短くなっている。その結果、ウェハ１１０の引張応力が、キャリア１３０に固定された結果として発生し、その結果、そこに微小光学構造１１５が形成されているウェハ１１０が反る。
【００３４】
図２は、２つの子図２ａおよび２ｂにおいて、光学要素１０５の構成要素１１０および１３０の装置の湾曲の説明図を示しており、（メンブレン）ウェハ１１０は基板またはキャリア１３０に接着接合されている。ここでは、図２ａの説明図による熱膨張率の差を利用した接着接合の場合、これによって図１ｃの説明図に対応する層複合体１００が導かれることは明らかである。しかしながら、従来の接着接合のみが挿入された場合、時間ｔ２における接着接合の後、図２ｂに示されるように層複合体１００が湾曲する結果となり、微小光学構造１１５は、層複合体１００の制御されない湾曲の結果として最適に使用することができなくなる。図２は、したがって、ウェハ１１０の引張応力または基板１３０の圧縮応力により、装置全体が反り、したがってウェハ１１５のメンブレンの表面平坦度が低下することを示している。図１のように発生する引張および圧縮応力の結果としてのこのような反りが図２に示されている。メンブレンウェハの平坦度の低下は、層複合体の反りに直接起因する。
【００３５】
図３は、子図３ａ〜３ｃにおいて、ここで提示される光学要素１０５の１つの例示的実施形態の個々の製造ステップの説明図を示している。この場合、まず、図３ａの説明図にしたがって、時間ｔ０において、介在基板３００が、第一の基板としての平坦に製造されたキャリア１３０上に接着材料１２０を使用して平面的に接着接合され、次に、温度上昇による温度調整を受けて、時間ｔ２において図３ｂの説明図による第一の部分３１０が得られ、このとき、接着接合による接続部は硬化している。介在基板３００として、例えばキャリアの膨張率より低く、かつウェハの膨張率よりさらに大きい、またはこれと等しい膨張率ＣＴＥｚを有する材料を使用できる。図３ｂに示される中間状態は、図２ｂに示される最終状態に対応する。その後、１つの有利な例示的実施形態によれば、第二の基板としてのウェハ１１０を第一の部品３１０上に（例えば、再び前に使用した接着材料１２０を使用して）接着接合できるため、介在基板３００を平らにすることができ、その後、接着材料を再び硬化させる。さらに、介在基板３００の屈曲／凹凸面を残し、接着剤１２０で厚さ／幅の異なる接着接合ギャップを埋めることも可能である。このようにして実現できることは、介在基板上に接着接合されたウェハ１１０が平らに保持され、介在基板３００を挿入することによって、高温硬化性接着剤が使用されたとしても湾曲しないというものである。
【００３６】
ここで提案される方式は、したがって、メンブレンウェハ１１０（微小光学構造１１５のキャリアベースとして）と、介在基板３００と、キャリア１３０とからなる装置を説明しており、メンブレンウェハ１１０、介在基板３００、およびキャリア１３０の熱膨張率（ＣＴＥ）は、キャリア１３０の膨張率ＣＴＥ２が介在基板３００の膨張率より大きく、かつ介在基板３００が、ウェハ１１０の膨張率ＣＴＥ１以上である（ただし、キャリア１３０のＣＴＥ１より小さい）膨張率ＣＴＥＺを有するような大きさとされる。３つの部分１１０、３００、および１３０は、室温よりかなり高い温度で硬化する接着剤１２０を使用して接続される。かなり高い温度とは、ここでは特に摂氏５０度を超える、特に摂氏８０度を超える温度を意味すると理解される。
【００３７】
熱膨張率を上記のように選択することにより、メンブレンウェハ１１０中に引張応力が発生し、その結果、その後生成されるメンブレン１０５の、したがって微小光学構造１１５の平坦度が改善される。
【００３８】
同じＣＴＥであっても、「ＣＴＥのミスマッチ」によって既に介在基板の表面に反りが生じ、その後、第二の接着接合接続部を硬化させると、ＣＴＥの対応によってウェハ１１０はそれ以上反らないため、よりよい平坦度が得られる。
【００３９】
この点において、特に、材料固有の中間的熱膨張率ＣＴＥｚを有する介在基板が、材料固有の第一の熱膨張率ＣＴＥ１を有する第一の基板上に接着接合され、材料固有の第二の熱膨張率ＣＴＥ２を有する第二の基板が前記介在基板上に接着接合され、第一の熱膨張率ＣＴＥ１は中間的に熱膨張率より低く、中間的熱膨脹率は第二の熱膨張率以下である、すなわちＣＴＥ１＜ＣＴＥｚ≦ＣＴＥ２が保持されることを特徴とする装置が記載されている。さらに、上述の構成要素を、特に有利な態様として、高温硬化性接着剤を使用して接続できること、および／または１つの好都合な例示的実施形態においては、中間的熱膨脹率が第二の熱膨張率と等しく、すなわち、ＣＴＥｚ＝ＣＴＥ２が保持されることが開示されている。それに加えて、またはその代わりに、メンブレンは非常に平坦または平面的であるべきであり、および／またはメンブレンウェハ１１０はシリコンを含み、またはそれからなるべきである。
【００４０】
図４は、ここで提示される方式にしたがって製造された光学要素１０５の説明図を示す。この場合、ウェハ１１０が、少なくとも下層４０５においてＳｉ３Ｎ４から製造され、吸収層４００を含み、その中に回折または微小光学構造１１５が埋め込まれ、これは例えば吸収層の開口部により形成される。しかしながら、Ｓｉ３Ｎ４の代わりに、他のあらゆる窒化シリコン、すなわちＳｉｘＮｙを使用できると考えられる。吸収層４００は、例えばクロムＣｒからなり、またはこの元素を含むことができる。微小光学構造１１５は、シリコンキャリア４１５上の吸収層および／またはＳｉ３Ｎ４層を通る貫通エッチングとして形成することができる。微小光学構造１１５の領域では、ウェハ１３０は、例えば半導体技術からよく知られている湿式または乾式エッチングステップによって、前記ウェハがこの領域４２０において開口部または貫通穴を有し、それをキャリア１３０のＳｉ３Ｎ４層に関して反対側から見たときに、微小光学構造１１５が露出されるような方法で構成される。図４による光学要素１０５の例示的実施形態において、介在基板３００はウェハ１１０の下に配置されて、接着材料１２０によってウェハ１１０に固定される。介在基板３００は例えば、メンブレンウェハ１１０より薄く、および例えば同様にシリコン材料で構成でき、したがって、ウェハまたはウェハのシリコンキャリア４１５と同じ膨張率を有する。さらに、ウェハ１１０およびウェハ１１０に固定された介在基板３００は、キャリア１３０上に形成されるか、接着材料１２０を使用して接着接合され、このキャリアはシリコンカーバイドキャリアで構成できるか、少なくとも部分的にシリコンカーバイド、すなわちＳｉＳｉＣを含む。その結果、その縁辺がキャリア１３０の材料から製作される光学要素１０５を製造することが可能であり、その表面４３０は、微小光学構造１１５の領域内で例えば１μｍ未満の非常に小さい湾曲を有する。換言すれば、このようなメンブレン１０５の場合、非常に高い平坦度または平面４３０を確保できる。
【００４１】
図５は、微小光学構造１１５を含む光学要素１０５を製造するための方法５００としての本発明の１つの例示的実施形態のフロー図を示す。方法５００は、接続するステップ５１０であって、ウェハ１１０が微小光学構造１１５のキャリアとして、介在基板３００を介してキャリア１３０に接続される、ステップを含み、ウェハ１１０、介在基板３００、およびキャリア１３０の熱膨張率は、キャリア１３０の膨張率が介在基板３００の膨張率より大きく、かつ介在基板３００の膨張率がウェハ１１０の膨張率以上であるような大きさとされる。この場合、特に好都合な例示的実施形態によれば、接続するステップ５１０は、複数の下位ステップを含む。例えば、第一の下位ステップ５２０は、介在基板３００をキャリア１３０上に、接着材料１２０を使用して接着接合するステップを含むことができる。次の硬化ステップ５３０において、接着材料１２０を、例えばキャリア１３０、介在基板３００、および２つの構成要素を接続する接着材料１２０の温度調整または加熱を利用して硬化させることができる。その後、再び、別の任意選択的な平らにする下位ステップ５４０において、介在基板３００を研磨して、ウェハ１３０と介在基板３００とを含む複合体３１０の平らな面を得ることができる。その後、それに続く下位ステップ５５０は、介在基板３００とキャリア１３０とを含む複合体３１０上に、例えば再び前の接着接合の下位ステップ５２０で使用した接着材料１２０を使用して接着接合するステップを含むことができる。最後に、それに続く下位ステップ５６０は、ウェハ１１０と、介在基板３００およびキャリア１３０を含む複合体３１０との間の接着材料１２０を硬化させるステップを含むことができる。このようにして、ウェハ１１０またはウェハ１１０のメンブレンの非常に平坦または平面的な表面を有する光学要素１０５を製造することが可能である。
【図１】
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【図２ａ）】
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【図２ｂ）】
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【図３ａ）】
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【図３ｂ）】
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【図３ｃ）】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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