컬렉션: 350nm 대역 통과 필터

형광 검출 및 리소그래피 공정에서 350nm 필터의 적용 및 선택 가이드

이 가이드는 350nm 파장 필터의 두 가지 핵심 응용 분야에 초점을 맞춥니다.형광 검출그리고리소그래피 공정이러한 시나리오의 광학적 요구 사항을 분석하여 필요한 필터 구성을 도출하고 각 선택의 기술적 근거를 설명합니다.

I. 형광 검출 시스템을 위한 필터 구성

1. 적용 시나리오 및 광학 요구 사항

생의학 형광 이미징에서 350nm 파장은 특정 형광체(예: DAPI 염료)를 여기시키는 데 일반적으로 사용되는데, 이 형광체는 약 350nm에서 여기 피크를, 약 460nm에서 방출 피크를 갖습니다. 시스템은 다음을 달성해야 합니다.

• 정확한 여기광 선택: 흩어진 빛 간섭을 제외하고 350nm±5nm의 자외선만 통과시킵니다.
• 여기-방출 분리: 460nm 방출광의 투과를 최대화하는 동시에 350nm 여기광이 검출기에 들어가는 것을 효과적으로 차단합니다.
• 배경 소음 억제: 순수한 형광 신호를 보장하려면 OD5 이상의 차단 깊이가 필요합니다.

2. 필터 사양

a. 여기 필터

• 유형: 협대역 대역 통과 필터
• 매개변수:
• 중심파장: 350nm
• 반치폭(FWHM): 10nm
• 최대 투과율: >90%
• 차단 범위: OD5에서 200–400nm
• 기능: 형광체의 여기 피크와 정확하게 일치합니다. 대역폭이 좁아 자가형광 및 산란 잡음이 감소합니다.

b. 다이크로익 거울

• 유형: 롱패스 다이크로익 미러
• 매개변수:

- 반사율: 파장 <350nm에 대해 >98%

- 투과율: 파장 460nm 이상에 대해 >92%

- 스펙트럼 기울기: <3% (전이 영역 폭)

• 기능: 여기광을 샘플로 재지향시키고 방출광을 검출기로 유도하여 광학 경로 간섭을 최소화합니다.

c. 배출 필터

• 유형: 롱패스 필터
• 매개변수:

- 차단파장 : 460nm

- 절단 깊이: OD6

- 전송 범위: 460–700nm @ T>90%

• 기능: 형광 신호 전달을 극대화하면서 여기광을 완전히 차단하여 신호 대 잡음비(SNR)를 개선합니다.

3. 선정 근거 및 기술적 가치

• 협대역 여기: 10nm FWHM 설계는 인접 파장(예: 365nm)으로 인해 비대상 형광체가 여기되는 것을 방지하여 거짓 양성 신호를 줄입니다.
• 딥 컷오프 성능: OD5/OD6 차단 깊이는 잔류 여기 광을 <0.001%로 억제하여 검출기 포화를 방지합니다.
• 가파른 이색성 전이: <3% 스펙트럼 기울기는 여기 및 방출 경로를 정확하게 분리하여 크로스토크 오류를 최소화합니다.

II. 리소그래피 공정을 위한 필터 구성

1. 적용 시나리오 및 광학 요구 사항

반도체 리소그래피에서 350nm 파장은 특정 포토레지스트(예: 러시아에서 새롭게 개발한 350nm 리소그래피 장비)를 노광하는 데 사용될 수 있습니다. 이 시스템은 다음을 보장해야 합니다.

• 파장 안정성: 선폭 편차를 피하기 위한 ±2nm 정확도.
• 고에너지 전송: 350nm에서 65% 이상의 투과율을 제공하여 고출력 고체 레이저 소스를 지원합니다.
• 열 안정성: 장시간 고전력 조사에도 스펙트럼 특성이 유지됩니다.

2. 필터 사양

a. 1차 필터

• 유형: 고투과 대역 통과 필터
• 매개변수:

- 중심파장 : 350nm

- 반치폭: 10nm

- 투과율: >65%

- 차단 범위: OD4에서 200–720nm

• 기능: 350nm 주광을 레이저 출력에서 분리하여 자외선-가시광선의 흩어짐을 억제합니다.

b. 반사 방지 코팅

• 매개변수:

- 양면 AR 코팅

- 반사율: <0.5% @ 350nm

• 기능: 광학 경로에서의 반사 손실을 줄여 에너지 이용 효율을 향상시킵니다.

c. 기판 재료

• 유형: UV 융합 실리카
• 속성:

- 낮은 열팽창 계수: <0.5ppm/°C

- 높은 레이저 손상 임계값: >5J/cm²

• 기능: 고온 환경에서 광학적 안정성을 보장합니다.

3. 선정 근거 및 기술적 가치

• 협대역 제어: 10nm 대역폭은 포토레지스트의 일관된 노출 파장을 보장하여 파장 드리프트로 인한 패턴 왜곡을 방지합니다.
• 높은 데미지 임계값: 레이저 저항 코팅 설계는 높은 에너지 밀도(예: 200W 광원)를 견뎌내 필터 수명을 연장합니다.
• 기판 선택: 저팽창 석영은 광학 경로에 대한 열 변형 효과를 최소화하므로 연속 장기 리소그래피에 적합합니다.

III. 주요 선정 원칙 및 위험 완화

1. 스펙트럼 매칭 우선 순위: 필터 중심 파장을 형광체 여기/방출 스펙트럼에 맞춰 엄격하게 정렬합니다(예: DAPI 감지를 위한 350nm 여기 + 460nm 방출).
2. 등급별 차단 깊이: 형광 검출에서 높은 감도 요구 사항을 충족하려면 여기 필터에는 OD5를 사용하고 방출 필터에는 OD6를 사용합니다.
3. 열 관리 설계: 리소그래피 필터에 저팽창 재료를 선택하고 열 방출 구조를 통합하여 온도 변화로 인한 파장 편차를 방지합니다.
4. 반사 방지 최적화: 양면 AR 코팅은 반사 손실을 4%에서 <0.5%로 줄여 시스템 광 처리량을 크게 향상시킵니다.

IV. 일반적인 구성 검증 사례

1. 형광현미경:

• 구성: 350nm 대역 통과 여기 필터(FWHM 10nm), 409nm 이색 거울(350nm 반사/460nm 투과), 447/60nm 방출 필터.
• 결과: DAPI 염색 세포핵의 고대비 이미징을 달성했습니다.

2. 리소그래피 기계:

• 구성: 석영 기판과 AR 코팅이 적용된 350nm 대역 통과 필터(FWHM 10nm).
• 결과: 러시아의 350nm 리소그래피 시스템에서 ±200nm 리소그래피 정밀도를 달성했습니다.

이러한 구성은 형광 검출에서 SNR을 3배 이상 향상시키고 리소그래피에서 선폭 균일성을 ±5% 이내로 제어하여 시스템 성능을 크게 개선합니다.