Design- und Fertigungsaspekte zur Auslegung eines breitbandigen IR-Festkörperimmersions-Objektivs hoher numerischer Apertur

Für Halbleiteranwendungen werden zur Steigerung der Auflösung häufig Festkörper-Immersionslinsen verwendet, die aus Halbleitermaterialien mit einem hohen Brechungsindex (bis zu n = 3,5 für Silizium) hergestellt werden. Mit diesen Materialien ist es möglich Objektive mit einer numerischen Apertur von NA = 3,2 zu entwickeln. Wenn die Anwendung eine spektralen Bereich von 1200 nm bis 2000 nm fordert, ist eine apochromatische Farbkorrektur zwingend erforderlich. Es ist bekannt, dass hierfür Gläser mit anomaler Teildispersion verwendet werden müssen. Es wird gezeigt, dass die anomale Teildispersion einiger Gläser im IR-Bereich sich vom bekannten Verhalten im sichtbaren Bereich unterscheiden. Daher spielt die Glasauswahl eine wichtige Rolle bei der Auslegung eines Breitband-IR-Objektivs mit einer hohen numerischen Apertur. Eine Monte Carlo Toleranzanalyse zeigt, dass selbst mit den modernsten Produktionstechnologien die verbleibenden Fertigungstoleranzen bei einem Objektiv mit NA = 3,2 zu dramatischen Verlusten der Bildleistung führen können. Es wird gezeigt, dass es für einen stabilen Produktionsprozess sinnvoll sein kann die NA auf 2,9 zu beschränken.