本发明专利技术涉及一种用于将玻璃元件热稳定地接合到支撑元件的方法(400)，其中，玻璃元件具有第一膨胀系数并且支撑元件具有不同于第一膨胀系数的第二膨胀系数。该方法(400)因此包括将中间玻璃材料附接到支撑元件的步骤(405)，其中，中间玻璃材料具有基本上对应于第二膨胀系数的第三膨胀系数。此外，方法(400)包括对中间玻璃材料进行局部加热的步骤(410)，以通过中间玻璃材料将玻璃元件接合到支撑元件。件。件。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】将玻璃元件热稳定地接合到支撑元件的方法、生产光学装置的方法以及光学装置
[0001]本方法涉及一种用于将玻璃元件热稳定地接合到支撑元件的方法、一种用于生产光学装置的方法和一种光学装置。
技术介绍
[0002]在DE 10 2016 213 561 A1中描述了一种方法，其中具有相似膨胀系数的材料通过粘合、钎焊或焊接进行接合。
技术实现思路
[0003]在此背景下，本方法提出了根据独立权利要求的一种用于将玻璃元件热稳定地接合到支撑元件的方法、一种用于生产光学装置的方法以及光学装置。有利的设计可以从相应的从属权利要求和以下描述中看出。
[0004]对于任务，例如在半导体曝光机中，需要牢固地接合到陶瓷支撑件的平滑玻璃表面。同时，部件在其加工、生产和运输过程中可能受到温度变化的影响。通过此处提出的方法，可以实现玻璃和陶瓷的牢固且无粘合剂的接合，即使在与工艺相关或与运输相关的加热之后，在室温下也可能具有平滑表面。
[0005]本专利技术提出了一种用于将玻璃元件热稳定地接合到支撑元件的方法，其中，玻璃元件具有第一膨胀系数并且支撑元件具有不同于第一膨胀系数的第二膨胀系数。因此，该方法包括将中间玻璃材料附接到支撑元件的步骤，其中，中间玻璃材料具有第三膨胀系数，该第三膨胀系数基本上对应于第二膨胀系数。此外，该方法包括对中间玻璃材料进行局部加热的步骤，以便通过中间玻璃材料将玻璃元件接合到支撑元件。
[0006]例如，玻璃元件可以是掺钛石英玻璃，其可以具有例如小于约20wt.％的TiO2部分。例如在所谓的超低膨胀玻璃(ULE玻璃)中就是这种情况。这种玻璃元件或类似物可以具有例如0+/
‑
3*10
‑
8K
‑
1的第一膨胀系数，而支撑元件可以具有例如3x10
‑6K
‑1的第二膨胀系数。支撑元件可以是例如陶瓷支撑件或金属支撑将。支撑元件的其他材料可以是例如单晶或多晶固体，比如硅、锗、蓝宝石或石英。
[0007]在例如通过粘合或钎焊以及伴随的温度变化将玻璃元件直接接合到支撑元件的过程中，支撑元件可以根据温度而膨胀，而玻璃元件可以基本上保持不变。因此，玻璃元件的表面可能存在不平整。通过此处提出的方法，可以有利地避免这种不平整，因为玻璃元件可以通过中间玻璃材料在没有粘合剂的情况下接合到支撑元件。不幸的是，由于石墨的形成，特别是SiSiC陶瓷不能直接焊接到ULE玻璃。
[0008]这就是为什么中间玻璃材料(比如硼硅酸盐玻璃)可以在第一步骤中例如通过焊接或钎焊接合到支撑元件。由于中间玻璃材料(也可以称为玻璃1)具有与支撑元件的第二膨胀系数相似的第三膨胀系数，因此对于温度变化，例如在焊接期间，它可能经历类似于支撑元件的应力变化。在通常冷却到例如20℃的室温的情况下，中间玻璃材料可以在支撑元
件上形成平坦表面。例如，中间玻璃材料和支撑元件可以具有相同的膨胀系数，或者中间玻璃材料和支撑元件的膨胀系数可以稍微不同，例如可以具有小于5％、小于10％、小于15％或小于20％的偏差。
[0009]在第二步骤中，玻璃元件(也可以称为玻璃2)可以通过选择性热接合方法(例如选择性激光焊接)接合到中间玻璃材料。因此，玻璃元件和中间玻璃材料通过激光同时被加热并且因此玻璃元件和中间玻璃材料彼此接合。中间玻璃材料和支撑元件之前已经通过用于接合的全局工艺(比如焊接或钎焊)牢固地接合。玻璃元件因此通过局部加热接合到中间玻璃材料并且因此仅通过中间玻璃材料间接接合到支撑元件。在将玻璃元件接合到中间玻璃材料期间，根据一个实施例的支撑元件的温度应保持在室温下，因为否则在冷却至室温期间可能存在变形。相应地，使用激光焊接是特别有利的，因为使用这种方法，有助于焊接过程的局部足够的温度升高，同时通过超短激光脉冲使支撑元件的温度几乎恒定。
[0010]结果是，功能性玻璃元件可以通过所提出的方法通过中间玻璃层接合到金属体或陶瓷体，其中，功能性玻璃元件和金属体或陶瓷体具有不同的膨胀系数。由于通过钎焊接头和焊接接头或通过两种焊接接头实现的接合，在温度升高的情况下也可以使得部件相对于彼此的位移最小化。
[0011]根据一个示例，在附接步骤中，中间玻璃材料可以直接固定到支撑元件而不使用中间层。例如，中间玻璃材料(例如硼硅酸盐玻璃)可以在没有添加剂(比如粘合剂)的情况下焊接到支撑元件上。根据一个实施例，可以将包括硼硅酸盐玻璃的整个部件加热到适当的接合温度，然后冷却。因此应该选择中间玻璃材料，使得中间玻璃材料和支撑元件的膨胀系数对于焊接温度和室温之间的温差尽可能相等。示例将是硼硅酸盐玻璃和SiSiC陶瓷、因瓦和石英玻璃或可伐合金和所谓的耶拿仪器玻璃或玻璃或具有等效特性的其他材料组合。中间玻璃材料和支撑元件因此可以有利地成本有效地并且同时一体地接合。因此，在支撑元件和玻璃元件之间使用粘合剂可以由在适度加热(例如高达100℃)期间不会软化的接头代替。
[0012]根据另一示例，在附接步骤中，中间玻璃材料可以为盘状。例如，中间玻璃材料可以成形为玻璃盘，该玻璃盘可以放置在支撑元件的表面上，然后例如焊接或钎焊到支撑元件。有利地，这种玻璃盘可以成本有效地生产和储存。
[0013]根据另一示例，该方法可以包括在局部加热步骤之前减小中间玻璃材料的厚度的步骤。例如，中间玻璃材料可以在附接步骤之后变薄，例如通过研磨到例如约100μm的薄层，从而可以获得具有薄玻璃层的支撑元件。薄层可以理解为是指约10
‑
200μm的层，但这可能总是取决于所使用的具体材料及其特性。因此，在减小中间玻璃材料的厚度之前的不平整度可以是例如高达1mm的尺寸。有利地，在减小过程中，也可以通过研磨和抛光工艺消除所应用的玻璃的表面的在高达几微米范围内、例如高达0.1μm的残余变形。
[0014]根据另一示例，在附接步骤中，可以加热中间玻璃材料以将中间玻璃材料接合到支撑元件，其中，可以在局部加热步骤之前执行附接步骤。例如，中间玻璃材料可以用作玻璃焊料，其可以在温度升高的过程中进入与支撑元件的整体接头。有利地，附接步骤因此可以在时间和成本方面有利地执行。
[0015]根据另一实施例，该方法可以具有将焊料添加到支撑元件的附加步骤，以便通过焊料将中间玻璃材料附接到支撑元件。例如，金属焊料或玻璃焊料可以布置在支撑元件和
具有比中间玻璃材料低的熔点的中间玻璃材料之间。在焊料加热期间，焊料可以在支撑元件和中间玻璃材料之间以接合方式起作用。因此可以有利地促进支撑元件和中间玻璃材料的膨胀系数的适配，由此可以降低接合过程所需的温度。
[0016]根据另一示例，在局部加热步骤中，可以使用脉冲激光束加热玻璃元件和中间玻璃材料。玻璃元件与中间玻璃材料的接合可以例如通过短脉冲通过激光焊接来实现。这具有优点的是，仅在非常局部地进行加热并且可以比如在焊接或钎焊或粘合剂回温期间避免整个部件的加热。
[0017]根据另一示例，在局部加热步骤中，激光束可以以处于纳秒或皮秒或飞秒范围内的短脉冲提供。例如，取决于玻本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于将玻璃元件(105)热稳定地接合到支撑元件(100)的方法(400)，其特征在于，该玻璃元件(105)具有第一膨胀系数并且该支撑元件(100)具有不同于该第一膨胀系数的第二膨胀系数，并且其中，该方法(400)包括以下步骤：将中间玻璃材料(600)附接(405)到该支撑元件(100)，其中，该中间玻璃材料(600)具有第三膨胀系数，该第三膨胀系数基本上对应于该第二膨胀系数；以及对该中间玻璃材料(600)进行局部加热(410)以通过该中间玻璃材料(600)将该玻璃元件(105)接合到该支撑元件(100)。2.根据权利要求1所述的方法(400)，其特征在于，在该附接步骤(405)中，该中间玻璃材料(600)直接固定到该支撑元件(100)而不使用中间层。3.根据前述权利要求之一所述的方法(400)，其特征在于，在该附接步骤(405)中，该中间玻璃材料(600)为盘状。4.根据前述权利要求之一所述的方法(400)，其特征在于，该方法在该局部加热步骤(410)之前具有减小该中间玻璃材料(600)的厚度的步骤(505)。5.根据前述权利要求之一所述的方法(400)，其特征在于，在该附接步骤(405)中，加热该中间玻璃材料(600)以将该中间玻璃材料(600)接合到该支撑元件(100)，其中，该附接步骤(405)在该局部加热步骤(410)之前执行。6.根据前述权利要求之一所述的方法(400)，其特征在于，该方法具有将焊料添加到该支撑元件(100)的步骤(500)，以便通过该焊料(610)将该中间玻璃材料(600)附接到该支撑元件(100)。7.根据前述权利要求之一所述的方法(400)，其特征在于，在该局部加热步骤(410)中，使用脉冲激光束(805)加热该玻璃元件(105)和该中间玻璃材料(600)。8.根据权利要求7所述的方法(400)，其特征在于，在该局部加热步骤(410)中，该激光束(805)以处于纳秒或皮秒或飞秒范围内的短脉冲提供。9.根据前述权利要求之一所述的方法(40...
【专利技术属性】
技术研发人员：圭多，
申请(专利权)人：业纳光学系统有限公司，
类型：发明
国别省市：
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