DE102016111253A1 - Device with an infrared detector and an upstream protection window - Google Patents

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DE102016111253A1
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Svent-Simon Beyertt
Chris Schild
Hans-Georg Meyer
Ernst Keßler
Gabriel Zieger
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Abstract

Vorrichtung mit einem Infrarotdetektor (1) mit einer Absorptionsschicht (2) und einem vorgelagerten, nicht mit der Absorptionsschicht (2) in Kontakt stehenden Schutzfenster (3), das für eine zu detektierende Infrarotstrahlung innerhalb des mittleren Infrarot-Wellenlängenbereiches transmittierend und für diese Infrarotstrahlung überlagernde Störstrahlungen reflektierend und/ oder absorbierend ist, wobei das Schutzfenster (3) aus einem elektrisch leitfähigen Material besteht und mit einem Ausgleichspotential verbunden ist oder in einem elektrisch leitfähigen, geschlossenen Gehäuse (4) integriert angeordnet ist. Device having an infrared detector (1) with an absorption layer (2) and an upstream protective window (3) not in contact with the absorption layer (2), which transmits an infrared radiation to be detected within the mid-infrared wavelength range and overlaps it for this infrared radiation Reflective radiation is reflective and / or absorbing, wherein the protective window (3) consists of an electrically conductive material and is connected to a compensation potential or is integrated in an electrically conductive, closed housing (4).

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Figure DE102016111253A1_0001

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit einem Infrarotdetektor und einem vorgelagerten Schutzfenster zur Messung von Strahlungsleistung einer Infrarotstrahlung im mittleren Infrarot-Wellenlängenbereich, wie sie gattungsgemäß aus der WO 2010/146183 A1 bekannt ist. The invention relates to a device with an infrared detector and an upstream protective window for measuring radiation power of infrared radiation in the mid-infrared wavelength range, as generically from the WO 2010/146183 A1 is known.

Ein besonderer Umstand für die Messung der Infrarotstrahlungsleistung im mittleren Infrarot-Wellenlängenbereich (3...50 µm) ist dadurch gegeben, dass die zu messende Infrarotstrahlung von zusätzlicher elektromagnetischer Strahlung oder Teilchenstrahlung überlagert sein kann, die mindestens eine oder eine Kombination der folgenden Eigenschaften aufweist:

  • • Die zusätzliche elektromagnetische Strahlung ist eine ionisierende Strahlung (Photonenenergie > 5eV).
  • • Die zusätzliche elektromagnetische Strahlung besitzt lokal hohe Leistungsdichten (sogenannte Hot Spots).
  • • Die zusätzliche elektromagnetische Strahlung tritt in Form von elektromagnetischen Störimpulsen auf.
  • • Die zusätzliche Teilchenstrahlung (Elektronen-, Ionen-, Alpha-Teilchen, ...) ist ionisierend.
A special circumstance for the measurement of the infrared radiation power in the mid-infrared wavelength range (3... 50 μm) is given by the fact that the infrared radiation to be measured can be superimposed by additional electromagnetic radiation or particle radiation which has at least one or a combination of the following properties :
  • • The additional electromagnetic radiation is ionizing radiation (photon energy> 5eV).
  • • The additional electromagnetic radiation has locally high power densities (so-called hot spots).
  • • The additional electromagnetic radiation occurs in the form of electromagnetic interference pulses.
  • • The additional particle radiation (electron, ion, alpha particles, ...) is ionizing.

Für die Messung von Strahlungsleistung im mittleren Infrarot-Wellenlängenbereich sind aus dem Stand der Technik mehrere Detektor-Prinzipien bekannt. For the measurement of radiation power in the mid-infrared wavelength range, several detector principles are known from the prior art.

Die Ausnutzung des inneren photoelektrischen Effekts, bei dem die Photonen die Bandlücke zwischen Valenz- und Leitungsband überwinden müssen, ist im mittleren Infrarotbereich nur sehr eingeschränkt nutzbar, da hierfür nur sehr spezielle Halbleitermaterialien, wie Cadmiumtellurid, in Frage kommen und das Halbleitermaterial sowie das Gehäuse auf sehr niedrige Temperaturen gekühlt werden müssen, um das Infrarotsignal vom thermischen Rauschen zu separieren. Der Detektor wird dadurch sehr kompliziert, groß und unflexibel in der Handhabung. The exploitation of the internal photoelectric effect, in which the photons must overcome the band gap between valence and conduction band, is used only to a very limited extent in the mid-infrared range, since only very special semiconductor materials, such as cadmium telluride, come into question and the semiconductor material and the housing very low temperatures must be cooled in order to separate the infrared signal from the thermal noise. The detector is thus very complicated, large and inflexible in handling.

Die gebräuchlichsten Infrarotdetektoren basieren darauf, dass die zu messende Infrarotstrahlung in einer Absorptionsschicht in einen Wärmefluss umgewandelt wird und der Wärmefluss durch die Bestimmung der Temperaturerhöhung gegenüber einer Referenz- oder Umgebungstemperatur über einen Wärmewiderstand bestimmt wird. Beispiele dafür sind Thermoelemente, Thermosäulen, Bolometer. Nachteilig ist an diesem Messprinzip, dass nicht nur die gewünschte Infrarotstrahlung sondern auch, wie einleitend erläutert, die Infrarotstrahlung überlagernde Störstrahlung in Form von elektromagnetischer Strahlung oder Teilchenstrahlung zumindest teilweise absorbiert wird, wodurch das erwünschte Messsignal, verursacht von der Infrarotstrahlung, auf verschiedene Art und Weise verfälscht wird. The most common infrared detectors are based on the fact that the infrared radiation to be measured in an absorption layer is converted into a heat flow and the heat flow is determined by determining the temperature increase with respect to a reference or ambient temperature via a thermal resistance. Examples include thermocouples, thermopile, bolometer. A disadvantage of this measurement principle that not only the desired infrared radiation but also, as explained in the introduction, the interfering radiation superimposed infrared radiation in the form of electromagnetic radiation or particle radiation is at least partially absorbed, whereby the desired measurement signal caused by the infrared radiation in various ways is falsified.

Ursachen und Wirkungen der Störstrahlungen sind wie folgt:

  • • Es wird eine höhere Strahlungsleistung gemessen als die Infrarotleistung.
  • • Gepulste ionisierende elektromagnetische Strahlung oder gepulste ionisierende Teilchenstrahlung löst Elektronen aus der Oberfläche. Zur Vermeidung der temporären Aufladung der Detektoroberfläche, welche zur direkten Störung des elektrischen Signals führen kann, muss die Oberfläche des Infrarotdetektors elektrisch leitfähig gestaltet werden und mit einem Ausgleichspotential elektrisch kontaktiert werden.
  • • Externe elektromagnetische Störimpulse (ausgesendet von Motoren, Blitzen, Lasern hoher Leistung, Antennen, Spulen etc.) können kapazitiv oder induktiv in das elektrische Detektorsignal eingekoppelt werden und so das Signal des Infrarotdetektors störend überlagern. Um dies zu verhindern, muss der Detektor in einen Faraday’schen Käfig integriert und seine Oberfläche, wie oben beschrieben, elektrisch leitfähig gestaltet und mit einem Ausgleichspotential verbunden werden.
  • • Beim zusätzlichen Auftreffen elektromagnetischer Strahlung hoher lokaler Leistungsdichte muss auch bei geringem Leistungsanteil der Infrarotdetektor so ausgelegt werden, dass das strahlungsabsorbierende Element durch diese „Hot Spots“ nicht beschädigt wird. Dadurch wird der Infrarotdetektor typischerweise unempfindlicher und langsamer, die Messung also ungenauer und die Messzeit länger.
Causes and effects of the interference are as follows:
  • • A higher radiation power is measured than the infrared power.
  • • Pulsed ionizing electromagnetic radiation or pulsed ionizing particle radiation releases electrons from the surface. To avoid the temporary charging of the detector surface, which can lead to the direct disturbance of the electrical signal, the surface of the infrared detector must be made electrically conductive and electrically contacted with a compensation potential.
  • • External electromagnetic interference pulses (emitted by motors, flashes, high-power lasers, antennas, coils, etc.) can be capacitively or inductively coupled into the electrical detector signal and thus interfere with the signal of the infrared detector. To prevent this, the detector must be integrated into a Faraday cage and its surface, as described above, made electrically conductive and connected to a compensation potential.
  • • If there is an additional impact of electromagnetic radiation of high local power density, the infrared detector must be designed so that the radiation-absorbing element is not damaged by these "hot spots" even at low power levels. As a result, the infrared detector typically becomes less sensitive and slower, making the measurement less accurate and the measuring time longer.

Aus dem Stand der Technik sind Maßnahmen bekannt, mit denen zur Vermeidung der Verfälschung des Messsignals die Störstrahlung von der Infrarotstrahlung spektral separiert wird. Die spektrale Separierung kann beispielsweise dadurch geschehen, dass vor dem Infrarotdetektor ein Fenster angeordnet wird, welches lediglich die Strahlung im gewünschten mittleren Infrarot-Wellenlängenbereich transmittieren und auf den Infrarotdetektor auftreffen lässt. Die überlagernde Störstrahlung wird entweder am Fenster reflektiert und/oder im Fenster absorbiert. Measures are known from the prior art with which the interference radiation is spectrally separated from the infrared radiation in order to avoid the falsification of the measurement signal. The spectral separation can for example be done by placing a window in front of the infrared detector, which only transmits the radiation in the desired mid-infrared wavelength range and impinges on the infrared detector. The superimposed interfering radiation is either reflected at the window and / or absorbed in the window.

Der entscheidende Vorteil der Kombination eines Infrarotdetektors mit einem vorgelagerten Schutzfenster besteht darin, dass durch eine geeignete Auslegung des Schutzfensters vermieden werden kann, dass Störstrahlung überhaupt auf den Infrarotdetektor gelangt, und dieser somit optimal auf den zu messenden Leistungs- und Dynamikbereich ausgelegt und auf kurze Ansprechzeit optimiert werden kann. The decisive advantage of the combination of an infrared detector with an upstream protective window is that it can be avoided by a suitable design of the protective window that interfering radiation ever reaches the infrared detector, and thus optimally designed for the measured power and dynamic range and short response time can be optimized.

Im Falle dessen, dass die überlagernde Störstrahlung im Schutzfenster absorbiert wird, muss das Schutzfenster in seinen Eigenschaften und seiner Montage so ausgelegt werden, dass eine potentielle Erwärmung des Schutzfensters so gering gehalten wird, dass die vom Schutzfenster abgegebene Infrarot-Wärmestrahlung vernachlässigbar klein gegenüber der zu detektierenden Infrarotstrahlung ist. Das kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass das Schutzfenster selbst aus einem thermisch sehr gut leitfähigen Material, wie Silizium, Germanium oder Diamant, besteht und außerhalb des Strahlungsbereichs gut wärmeleitend an eine Wärmesenke angekoppelt ist. In the event that the superimposed interfering radiation is absorbed in the protective window, the protective window must be designed in its properties and its mounting so that a potential heating of the protective window is kept so low that emitted from the protective window infrared heat radiation negligible compared to detecting infrared radiation. This can be achieved, for example, by virtue of the fact that the protective window itself consists of a thermally highly conductive material, such as silicon, germanium or diamond, and is coupled to a heat sink with good thermal conductivity outside the radiation area.

Aus der vorgenannten WO 2010/146183 A1 ist ein Gehäuse für ein Infrarotgerät, z. B. einen Infrarotdetektor, offenbart. Das Gehäuse, bestehend aus einem Substrat, einer Abdeckung und einem Abstandsrahmen, bildet eine Kavität, in der der Infrarotdetektor, bevorzugt hermetisch abgedichtet, angeordnet ist. Die Abdeckung stellt im Sinne der vorliegenden Erfindung im Empfangsbereich des Infrarotdetektors ein Schutzfenster dar. Es ist aus einem für Infrarotstrahlung transparenten Material, z. B. Silizium, Germanium oder Feldspat. Die Besonderheit des Schutzfensters besteht hier darin, dass eine oder beide seiner Oberflächenseiten eine Antireflexstruktur aufweisen, womit die Transparenz für Infrarotstrahlung erhöht wird. Die einseitige oder beidseitige Antireflexbeschichtung sorgt auch dafür, dass der Transmissionsgrad der Infrarotstrahlung aufgrund von Interferenzeffekten am Schutzfenster eine möglichst geringe Abhängigkeit vom Einfallswinkel oder von der Wellenlänge des Lichts aufweist. From the aforementioned WO 2010/146183 A1 is a housing for an infrared device, z. As an infrared detector disclosed. The housing, consisting of a substrate, a cover and a spacer frame, forms a cavity in which the infrared detector, preferably hermetically sealed, is arranged. The cover is in the context of the present invention in the reception area of the infrared detector is a protective window. It is made of a transparent material for infrared radiation, for. As silicon, germanium or feldspar. The peculiarity of the protective window here is that one or both of its surface sides have an antireflection structure, whereby the transparency for infrared radiation is increased. The one-sided or two-sided antireflection coating also ensures that the transmittance of the infrared radiation due to interference effects on the protective window has the least possible dependence on the angle of incidence or on the wavelength of the light.

Ähnliche Lösungen, bei denen die Intensität und das Wellenlängenspektrum einer auf einen Infrarotdetektor auftreffenden Strahlung durch ein vorgelagertes Schutzfenster beeinflusst wird, sind aus der US 7 875 944 B2 , der WO 02/054499 A2 und der US 8 847 162 B2 bekannt. Similar solutions, in which the intensity and the wavelength spectrum of a radiation impinging on an infrared detector is influenced by an upstream protective window, are known from US Pat US Pat. No. 7,875,944 B2 , of the WO 02/054499 A2 and the US 8,847,162 B2 known.

Nachteilig an den in den vorgenannten Schriften beschriebenen Schutzfenstern ist, dass die das Infrarotsignal überlagernde gepulste ionisierende Strahlung zu einer temporären Aufladung des Schutzfensters führt und ein damit einhergehendes elektrisches Feld das elektrische Detektorsignal als Störung überlagert. A disadvantage of the protective windows described in the aforementioned documents is that the pulsed ionizing radiation superposing the infrared signal leads to a temporary charging of the protective window and an electric field which accompanies this superimposes the electrical detector signal as a disturbance.

In der US 8 575 550 B2 wird vorgeschlagen, einen Infrarotdetektor mit einem vorgelagerten Schutzfenster zur elektromagnetischen Abschirmung nach außen in einem Schutzgehäuse aus elektrisch leitfähigem Material einzuhausen, welches das Schutzfenster ausspart. Auch hier bietet das Schutzfenster keinen Schutz gegen elektromagnetische Störimpulse, wie oben beschrieben, da es eine Öffnung in einem Faraday’schen Käfig darstellt, in dem der Sensor eingebettet ist. In the US 8 575 550 B2 It is proposed to embed an infrared detector with an upstream protective window for electromagnetic shielding to the outside in a protective housing made of electrically conductive material, which eliminates the protective window. Again, the protective window provides no protection against electromagnetic interference, as described above, as it represents an opening in a Faraday cage in which the sensor is embedded.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Infrarotdetektor mit einem vorgeordneten Schutzfenster zu finden, welches den Einfall von Störstrahlung besser vermeidet. The invention has for its object to find an infrared detector with an upstream protective window, which avoids the incidence of interference better.

Die Aufgabe der Erfindung wird für eine Vorrichtung mit einem Infrarotdetektor mit einer Absorptionsschicht und einem vorgelagerten, nicht mit der Absorptionsschicht in Kontakt stehenden Schutzfenster, das für eine zu detektierende Infrarotstrahlung innerhalb des mittleren Infrarot-Wellenlängenbereiches von 3 bis 50 µm transmittierend und für eine diese Infrarotstrahlung überlagernde Störstrahlung reflektierend und / oder absorbierend ist, dadurch gelöst, dass das Schutzfenster aus einem elektrisch leitfähigen Material besteht und mit einem Ausgleichspotential verbunden ist oder in einem elektrisch leitfähigen, geschlossenen Gehäuse integriert angeordnet ist. The object of the invention is for a device with an infrared detector with an absorption layer and an upstream, not in contact with the absorption layer in protective window, the infrared radiation to be detected within the mid-infrared wavelength range of 3 to 50 microns and transmits for this infrared radiation superimposed interfering radiation is reflective and / or absorbing, achieved in that the protective window consists of an electrically conductive material and is connected to a compensation potential or is integrated in an electrically conductive, closed housing.

Vorzugsweise besteht das Schutzfenster aus einem dotierten Halbleitermaterial mit einem spezifischen elektrischen Widerstand zwischen 0,1 Ohm·cm und 100 Ohm·cm. Preferably, the protective window is made of a doped semiconductor material having a resistivity of between 0.1 ohm.cm and 100 ohm.cm.

Es ist ferner von Vorteil, wenn die zu detektierende Infrarotstrahlung eine CO2-Laserstrahlung ist. It is also advantageous if the infrared radiation to be detected is CO 2 laser radiation.

Vorteilhaft ist die Störstrahlung, für welche das Schutzfenster absorbierend ist, eine extreme Ultraviolett-Strahlung mit einer Wellenlänge innerhalb des Wellenlängenbereichs von 5 nm bis 15 nm. Advantageously, the spurious radiation for which the protective window is absorbent, extreme ultraviolet radiation having a wavelength within the wavelength range of 5 nm to 15 nm.

Es ist des Weiteren von Vorteil, wenn das Halbleitermaterial Silizium, Germanium, Galliumarsenid oder Zinksulfid ist. It is furthermore advantageous if the semiconductor material is silicon, germanium, gallium arsenide or zinc sulfide.

Vorzugsweise wird die Vorrichtung in einer Belichtungsmaschine verwendet. Preferably, the device is used in an exposure machine.

Nachfolgend soll anhand eines Ausführungsbeispiels unter Zuhilfenahme einer Zeichnung die Erfindung näher erläutert werden. The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment with the aid of a drawing.

Hierzu zeigt: This shows:

1 einen Infrarotdetektor mit einem vorgelagerten Schutzfenster. Eine Vorrichtung mit einem Infrarotdetektor 1 mit einem vorgelagerten Schutzfenster 3 kann einen beliebigen aus dem Stand der Technik bekannten Infrarotdetektor 1 umfassen. Sie zeichnet sich durch ein erfindungsgemäßes Schutzfenster 3 aus. Das Schutzfenster 3 ist gleich derartigen aus dem Stand der Technik bekannten Schutzfenstern aus einem Material, welches für eine durch den Infrarotdetektor 1 zu detektierende Infrarotstrahlung mit einer Wellenlänge innerhalb des mittleren Infrarotwellenlängenbereiches transparent ist. Das Schutzfenster 3 kann auf seiner dem Infrarotdetektor 1 zugewandten und abgewandten Seite beschichtet oder strukturiert sein, um die Transparenz für die betreffende Infrarotstrahlung zu erhöhen oder Störstrahlung zu reflektieren. Es ist erfindungswesentlich, dass das Material des Schutzfensters 3 elektrisch leitfähig und mit einem Ausgleichspotential verbunden ist, so dass eine Aufladung des Schutzfensters 3 und damit die Entstehung eines den Infrarotdetektor 1 beeinflussenden elektromagnetischen Störfeldes vermieden wird bzw., wenn der Infrarotdetektor 1 in einem elektrisch leitfähigen, geschlossenen Gehäuse 4 angeordnet ist, ein geschlossener Faraday’scher Käfig gebildet wird. 1 an infrared detector with an upstream protection window. A device with an infrared detector 1 with an upstream protection window 3 may be any infrared detector known in the art 1 include. It is characterized by a protective window according to the invention 3 out. The protection window 3 is similar to such known from the prior art protective windows made of a material which one for the infrared detector 1 to be detected infrared radiation having a wavelength within the middle Infrared wavelength range is transparent. The protection window 3 can on its the infrared detector 1 facing and facing side coated or structured to increase the transparency of the infrared radiation in question or to reflect noise. It is essential to the invention that the material of the protective window 3 electrically conductive and connected to a compensation potential, so that a charge of the protective window 3 and thus the emergence of the infrared detector 1 influencing electromagnetic interference field is avoided or, if the infrared detector 1 in an electrically conductive, closed housing 4 is arranged, a closed Faraday cage is formed.

Diese Anforderung kann mit niedrig bis mitteldotierten Halbleitermaterialien realisiert werden, beispielsweise mittels eines Siliziumfensters mit einer Dicke von 0,5 mm und einem spezifischen elektrischen Widerstand zwischen 0,1 Ohm·cm und 50 Ohm·cm. Alternative Materialien wären dotiertes Germanium, dotiertes Galliumarsenid, dotiertes Zinksulfid oder andere Halbleitermaterialien mit spezifischen Widerständen im Bereich von 0,1 Ohm·cm und 50 Ohm·cm. This requirement can be realized with low to medium doped semiconductor materials, for example by means of a silicon window with a thickness of 0.5 mm and a specific electrical resistance between 0.1 ohm.cm and 50 ohm.cm. Alternative materials would be doped germanium, doped gallium arsenide, doped zinc sulfide, or other semiconductor materials having resistivities in the range of 0.1 ohm.cm and 50 ohm.cm.

Vorteilhaft wird eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einer EUV-Belichtungsmaschine verwendet. Anhand dieser Anwendung wird nachfolgend beispielhaft dessen Wirkung beschrieben. Advantageously, a device according to the invention is used in an EUV exposure machine. Based on this application, its effect will be described below by way of example.

Ein Targetmaterial wird hier mittels eines gepulsten Hochleistungs-Infrarotlasers, z. B. eines CO2-Lasers mit einer Wellenlänge von ca. 10,6 µm, sehr stark erhitzt, so dass das entstehende Plasma einen signifikanten Strahlungsanteil im EUV-Bereich (extreme Ultraviolett-Wellenlänge von etwa 13,5 nm) ausstrahlt. Die EUV-Strahlung ist hier ein Beispiel für eine zusätzliche elektromagnetische, ionisierende Strahlung. Das Schutzfenster 3 absorbiert nicht nur die EUV-Strahlung, sondern verhindert insbesondere die Auswirkung der Absorption der EUV-Strahlung auf den Infrarotdetektor 1. Die Auswirkung kann eine zusätzliche vom Schutzfenster 3 ausgehende Wärmestrahlung und insbesondere dessen elektrische Aufladung sein, wodurch eine elektrische Störquelle entstehen würde. A target material is here by means of a pulsed high-power infrared laser, z. B. a CO 2 laser with a wavelength of about 10.6 microns, very strongly heated, so that the resulting plasma emits a significant proportion of radiation in the EUV range (extreme ultraviolet wavelength of about 13.5 nm). The EUV radiation is an example of additional electromagnetic, ionizing radiation. The protection window 3 not only absorbs the EUV radiation, but in particular prevents the effect of the absorption of the EUV radiation on the infrared detector 1 , The impact may be an additional from the protection window 3 outgoing heat radiation and in particular its electrical charge, whereby an electrical source of interference would arise.

Ein Teil der Infrarot-Laserstrahlung wird an dem Plasma reflektiert, so dass sich die Infrarot-Laserstrahlung und die EUV-Strahlung überlagern, wodurch zwangsläufig neben der zu detektierenden Infrarotstrahlung, z. B. der CO2-Laserstrahlung, auch EUV-Strahlung auf das dem Infrarotdetektor 1 vorgelagerte Schutzfenster 3 auftrifft. EUV-Strahlung ist aufgrund ihrer hohen Quantenenergie stark ionisierend und wird in dem Schutzfenster 3 nahezu vollständig absorbiert. Indem das Schutzfenster 3 elektrisch leitfähig z. B. aus einem entsprechend dotierten Silizium gefertigt ist und elektrisch leitend an das Gehäuse 4 des Infrarotdetektors 1 angekoppelt ist, wird eine temporäre Aufladung des Schutzfensters 3 und damit die Entstehung eines störenden elektrischen Feldes um das Schutzfenster 3 verhindert. A portion of the infrared laser radiation is reflected at the plasma, so that overlap the infrared laser radiation and the EUV radiation, thereby inevitably in addition to the infrared radiation to be detected, for. As the CO 2 laser radiation, and EUV radiation on the infrared detector 1 upstream protection windows 3 incident. EUV radiation is highly ionizing due to its high quantum energy and is present in the protective window 3 almost completely absorbed. By the protective window 3 electrically conductive z. B. is made of a correspondingly doped silicon and electrically conductive to the housing 4 of the infrared detector 1 is docked, becomes a temporary charge of the protection window 3 and thus the formation of a disturbing electric field around the protective window 3 prevented.

Bei der Auslegung bzw. Konfiguration des Infrarotdetektors 1 kann die Möglichkeit einer Beaufschlagung durch Störstrahlung außer Betracht bleiben, so dass der Infrarotdetektor 1 so ausgelegt werden kann, dass der Dynamikbereich an die maximal auftreffende Infrarotstrahlung angepasst ist und damit höchstmögliche Genauigkeit gewährleistet. When designing or configuring the infrared detector 1 the possibility of exposure to spurious radiation may be disregarded such that the infrared detector 1 can be designed so that the dynamic range is adapted to the maximum incident infrared radiation and thus ensures the highest possible accuracy.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • WO 2010/146183 A1 [0001, 0010] WO 2010/146183 A1 [0001, 0010]
  • US 7875944 B2 [0011] US 7875944 B2 [0011]
  • WO 02/054499 A2 [0011] WO 02/054499 A2 [0011]
  • US 8847162 B2 [0011] US 8847162 B2 [0011]
  • US 8575550 B2 [0013] US 8575550 B2 [0013]

Claims (6)

Vorrichtung mit einem Infrarotdetektor (1) mit einer Absorptionsschicht (2) und einem vorgelagerten, nicht mit der Absorptionsschicht (2) in Kontakt stehenden Schutzfenster (3), das für eine zu detektierende Infrarotstrahlung innerhalb des mittleren Infrarot-Wellenlängenbereiches von 3 bis 50 µm transmittierend und für eine diese Infrarotstrahlung überlagernde Störstrahlung reflektierend und / oder absorbierend ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzfenster (3) aus einem elektrisch leitfähigen Material besteht und mit einem Ausgleichspotential verbunden ist oder in einem elektrisch leitfähigen, geschlossenen Gehäuse (4) integriert angeordnet ist. Device with an infrared detector ( 1 ) with an absorption layer ( 2 ) and an upstream, not with the absorption layer ( 2 ) in contact protective window ( 3 ), which is reflective and / or absorbing for an infrared radiation to be detected within the middle infrared wavelength range of 3 to 50 μm and reflective and / or absorbing for an interference radiation overlying this infrared radiation, characterized in that the protective window ( 3 ) consists of an electrically conductive material and is connected to a compensation potential or in an electrically conductive, closed housing ( 4 ) is arranged integrated. Vorrichtung mit einem Infrarotdetektor (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzfenster (3) aus einem dotierten Halbleitermaterial mit einem spezifischen elektrischen Widerstand zwischen 0,1 Ohm·cm und 100 Ohm·cm besteht. Device with an infrared detector ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the protective window ( 3 ) consists of a doped semiconductor material having a resistivity of between 0.1 ohm.cm and 100 ohm.cm. Vorrichtung mit einem Infrarotdetektor (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zu detektierende Infrarotstrahlung eine CO2-Laserstrahlung ist. Device with an infrared detector ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the infrared radiation to be detected is CO 2 laser radiation. Vorrichtung mit einem Infrarotdetektor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Störstrahlung, für welche das Schutzfenster (3) absorbierend ist, eine extreme Ultraviolett-Strahlung mit einer Wellenlänge innerhalb des Wellenlängenbereichs von 5 nm bis 15 nm ist. Device with an infrared detector ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the interference radiation for which the protective window ( 3 ) is an extreme ultraviolet radiation having a wavelength within the wavelength range of 5 nm to 15 nm. Vorrichtung mit einem Infrarotdetektor (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleitermaterial Silizium, Germanium, Galliumarsenid oder Zinksulfid ist. Device with an infrared detector ( 1 ) according to claim 2, characterized in that the semiconductor material is silicon, germanium, gallium arsenide or zinc sulfide. Vorrichtung mit einem Infrarotdetektor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung in einer Belichtungsmaschine verwendet wird. Device with an infrared detector ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the device is used in an exposure machine.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021055122A1 (en) * 2019-09-18 2021-03-25 Raytheon Company Internal ionizing radiation shielding for infrared cameras

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002054499A2 (en) 2000-12-29 2002-07-11 Honeywell International Inc. Infrared detector packaged with improved antireflection element
WO2010146183A1 (en) 2009-06-19 2010-12-23 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung E.V. Housing for an infrared radiation micro device and method for fabricating such housing
US7875944B2 (en) 2002-05-23 2011-01-25 Honeywell International Inc. Integral topside vacuum package
US8575550B2 (en) 2007-12-17 2013-11-05 Pyreos Ltd. Apparatus having a screened structure for detecting thermal radiation
US8847162B2 (en) 2012-01-05 2014-09-30 Ulis Infrared detector comprising a package integrating at least one diffraction grating

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2583890B1 (en) * 1985-06-24 1987-09-04 Telecommunications Sa WATERPROOFING PORT FOR INFRARED OPTRONIC SYSTEM

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002054499A2 (en) 2000-12-29 2002-07-11 Honeywell International Inc. Infrared detector packaged with improved antireflection element
US7875944B2 (en) 2002-05-23 2011-01-25 Honeywell International Inc. Integral topside vacuum package
US8575550B2 (en) 2007-12-17 2013-11-05 Pyreos Ltd. Apparatus having a screened structure for detecting thermal radiation
WO2010146183A1 (en) 2009-06-19 2010-12-23 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung E.V. Housing for an infrared radiation micro device and method for fabricating such housing
US8847162B2 (en) 2012-01-05 2014-09-30 Ulis Infrared detector comprising a package integrating at least one diffraction grating

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021055122A1 (en) * 2019-09-18 2021-03-25 Raytheon Company Internal ionizing radiation shielding for infrared cameras
US11209317B2 (en) 2019-09-18 2021-12-28 Raytheon Company Internal ionizing radiation shielding for infrared cameras

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