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    Ein optisches Beugungselement umfaßt ein Substrat, das ein Oberflächenreliefmuster aufweist, das an einer ersten Seite desselben gebildet ist. Das optische Beugungselement umfaßt eine Antireflexionsbeschichtung, die auf dem Oberflächenreliefmuster gebildet ist, wodurch ein beschichtetes Oberflächenreliefmuster mit im wesentlichen den gleichen Abmessungen wie das auf dem Substrat gebildete Oberflächenreliefmuster gebildet ist.
    公开号:DE102004009677A1
    申请号:DE200410009677
    申请日:2004-02-27
    公开日:2005-01-20
    发明作者:Christopher L. Santa Clara Coleman
    申请人:Agilent Technologies Inc；
    IPC主号:G02B1-11
    专利说明:
    [0001] Dievorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf optische Elementeund insbesondere auf ein optisches Beugungselement mit einer Antireflexionsbeschichtung.
    [0002] Einoptisches Beugungselement ist ein Typ eines optischen Elements,das Licht durch ein Erzeugen von Änderungen bei der Amplitude,Phase oder sowohl der Amplitude als auch der Phase einer einfallendenLichtwelle beugt. Es gibt verschiedene Typen von optischen Beugungselementen,einschließlichBeugungsgittern und Hologrammen. Optische Beugungselemente können beiDurchlaßgeometrien (z.B. Durchlaßgitter),die entworfen sind, um zu ermöglichen,daß Lichtdurch das optische Beugungselement durchläuft, sowie bei Reflexionsgeometrien eingesetztwerden (z. B. Reflexionsgitter), die entworfen sind, um Licht zureflektieren.
    [0003] OptischeBeugungselemente werden gewöhnlichmit Halbleiterverarbeitungstechniken hergestellt und sind daherin Materialien, wie beispielsweise Silizium oder Verbundhalbleitern(z. B. Galliumarsenid), zweckmäßig hergestellt.Als optische Materialien neigen Halbleiter jedoch dazu, große Brechungsindizesverglichen mit Luft aufzuweisen, und ergeben typischerweise einsehr starkes Reflexionssignal (z. B. in etwa 30 % pro Oberfläche), wenn dieElemente beleuchtet sind. Um die an eine Reflexion verlorene Lichtmengezu reduzieren, kann eine Antireflexions-(AR-)Beschichtung auf dieOberfläche desBeugungselements aufgebracht sein. Das Verfahren, in dem die Antireflexionsbeschichtungaufgebracht wird, kann die Geometrie der endgültigen Waferoberfläche unddie Operation des resultierenden optischen Beugungselements verändern. BeiherkömmlichenplasmagestütztenAufbringungstechniken kann ein Anwenden einer Beschichtungsdicke, diein einer Abmessung vergleichbar mit den Oberflächenmerkmalen des Beugungselementsist, die optische Funktion des Elements verfälschen.
    [0004] Esist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein optisches Beugungselementoder ein Verfahren zum Bilden eines im wesentlichen antireflektivenoptischen Beugungselements mit verbesserten Eigenschaften zu schaffen.
    [0005] DieseAufgabe wird durch ein optisches Beugungselement gemäß Anspruch1 oder Anspruch 16 oder ein Verfahren gemäß Anspruch 9 gelöst.
    [0006] EineForm der vorliegenden Erfindung stellt ein optisches Beugungselementbereit, das ein Substrat umfaßt,das ein Oberflächenreliefmusteraufweist, das an einer ersten Seite desselben gebildet ist. Dasoptische Beugungselement umfaßteine Antireflexionsbeschichtung, die auf dem Oberflächenreliefmustergebildet ist, wodurch ein beschichtetes Oberflächenreliefmuster mit im wesentlichenden gleichen Abmessungen wie das Oberflächenreliefmuster gebildet ist,das auf dem Substrat gebildet ist.
    [0007] BevorzugteAusführungsbeispieleder vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf diebeiliegenden Zeichnungen nähererläutert.Es zeigen:
    [0008] 1 ein Diagramm, das eineSeitenansicht eines bekannten optischen Beugungselements mit keinerAntireflexionsbeschichtung darstellt;
    [0009] 2 ein Diagramm, das eineSeitenansicht eines bekannten optischen Beugungselements mit einerkonformen Antireflexionsbeschichtung darstellt;
    [0010] 3 ein Diagramm, das eineSeitenansicht eines optischen Beugungselements mit einer Nur-Oben-Antireflexionsbeschichtunggemäß einem Ausfüh rungsbeispielder vorliegenden Erfindung darstellt; und
    [0011] 4 einen Graphen, der simulierteVerhaltensweisen eines optischen Beugungselements ohne Antireflexionsbeschichtung,eines optischen Beugungselements mit einer konformen Antireflexionsbeschichtungund eines optischen Beugungselements mit einer Nur-Oben-Antireflexionsbeschichtunggemäß einemAusführungsbeispielder vorliegenden Erfindung darstellt.
    [0012] 1 ist ein Diagramm, daseine Seitenansicht eines bekannten optischen Beugungselements 100 ohneAntireflexions-(AR-)Beschichtung darstellt. Das optische Beugungselement 100 umfaßt ein Substrat 110,wobei eine Mehrzahl von Rillen 102A–102B (kollektiv alsRillen 102 bezeichnet) in demselben geätzt sind. Obwohl in 1 lediglich zwei Rillen 102 gezeigtsind, um die Darstellung zu vereinfachen, werden typischerweiseviel mehr Rillen 102 bei einer tatsächlichen Implementierung verwendet.Bei diesem Beispiel ist die Beabstandung zwischen Rillen 102 eineKonstante, derart, daß dieobere Oberflächedes Substrats 110 eine periodische Struktur aufweist, aufdie als ein OberflächenreliefmusterBezug genommen wird.
    [0013] DasSubstrat 110 umfaßthorizontale Stegoberflächen 104A, 104B und 104C,auf die kollektiv als horizontale Oberflächen 104 Bezug genommen wird.Die Rille 102A umfaßtvertikale Seitenwandoberflächen 106A und 106B undeine horizontale Rillenoberfläche 108A.Die Rille 102B umfaßtvertikale Seitenwandoberflächen 106C und 106D undeine horizontale Rillenoberfläche 108B.Auf die vertikalen Oberflächen 106A –106D wirdkollektiv als vertikale Oberflächen 106 Bezuggenommen und auf die horizontalen Oberflächen 108A und 108B wirdkollektiv als horizontale Oberflächen 108 Bezuggenommen. Jede Rille 102 weist eine Breite, W1,und eine Tiefe, D1, auf. Die Breite, W1, ist eine laterale Abmessung des Oberflächenreliefmustersund die Tiefe, D1, ist eine vertikale Abmessungdes Oberflächenreliefmusters.Die Werte fürW1 und D1 variierenabhängigvon der speziellen Anwendung und der Wellenlänge des Lichts, die für die Anwendungverwendet wird.
    [0014] Dadas Substrat 110 keine Antireflexionsbeschichtung aufweist,ist es möglich,daß einerheblicher Prozentsatz des an der oberen Oberfläche des Substrats 110 einfallendenLichts durch das Substrat 110 reflektiert wird. Um dieGröße einerReflexion durch das Substrat 110 zu reduzieren, kann eineAntireflexionsbeschichtung hinzugefügt werden. 2 ist ein Diagramm, das eine Seitenansichteines bekannten optischen Beugungselements 200 mit einer konformenAntireflexionsbeschichtung 202 darstellt. Das optischeBeugungselement 200 umfaßt ein Substrat 110,das auf die gleiche Weise konfiguriert ist, wie es in 1 gezeigt und oben beschriebenist.
    [0015] EinherkömmlichesVerfahren zu einem Aufbringen einer Beschichtungsschicht auf einenWafer besteht darin, eine plasmagestützte Aufbringung zu verwenden.Die plasmagestützteAufbringung schließtmit einem Aufbringen einer konformen Beschichtung über diegesamte Waferoberflächeab, was bedeutet, daß allefreiliegenden Flächengleichmäßig beschichtetsind. Wie es in 2 gezeigtist, beschichtet die konforme Antireflexionsbeschichtung 202 diehorizontalen Oberflächen 104 und 108 sowie dievertikalen Oberflächen 106 gleichmäßig. Diekonforme Beschichtung aller freiliegenden Oberflächen des Substrats 110 resultiertdarin, daß dieWirkbreite jeder Rille 102 reduziert wird und die Wirkbreitedes Stegs zwischen jeder Rille erhöht wird. Wie es in 2 gezeigt ist, ist die Breiteder Rillen 102 von einer Breite, W1,zu einer Breite, W2, reduziert. Bei einerBreite, W1, von 524 nm und einer Beschichtungsdickevon 174 nm beträgtzum Beispiel die Breite, W2, in etwa 176nm. Somit ist bei diesem Beispiel die Breite des Luftzwischenraumsbei den Rillen 102 um etwa 66 % reduziert.
    [0016] Auseinem Modellieren und Experimenten ist zu ersehen, daß, während einekonforme Beschichtung (z. B. die Beschichtung 202) Reflexionenvon einem optischen Beugungselement (z. B. dem Element 200)reduziert, die konforme Beschichtung 202 auch die Fähigkeitdes Elements 200 verschlechtern kann, das transmittierendeLicht zu fokussieren.
    [0017] 3 ist ein Diagramm, daseine Seitenansicht eines optischen Beugungselements 300 miteiner Nur-Oben-Antireflexionsbeschichtung 302 gemäß einemAusführungsbeispielder vorliegenden Erfindung darstellt. Das optische Beugungselement 300 umfaßt ein Substrat 110,das auf die gleiche Weise konfiguriert ist, wie es in 1 gezeigt und oben beschriebenist. Wie es in 3 gezeigtist, sind Antireflexionsbeschichtungsabschnitte 302A, 302C und 302E jeweilsauf den horizontalen Oberflächen 104A–104C gebildetund Antireflexionsbeschichtungsabschnitte 302B und 302D sindjeweils auf den horizontalen Oberflächen 108A und 108B gebildet. Aufdie Antireflexionsbeschichtungsabschnitte 302A–302E wirdkollektiv als „Nur-Oben"-Antireflexionsbeschichtung 302 Bezuggenommen. Auf die Beschichtung 302 wird als eine „Nur-Oben"-Beschichtung Bezuggenommen, weil lediglich die oberen Oberflächen oder horizontalen Oberflächen (z.B. die Oberflächen 104 und 108)beschichtet sind, wobei demgegenübereine konforme Beschichtung gleichmäßig auf alle freiliegendenOberflächenaufgebracht ist. Bei einem Ausführungsbeispielist ein Abschnitt jeder der vertikalen Oberflächen 106 teilweisedurch die Nur-Oben-Antireflexionsbeschichtung 302 bedeckt.Wie es in 3 gezeigtist, ist jede der vertikalen Oberflächen 106 teilweisedurch die Beschichtung 302 von den horizontalen Oberflächen 108 nach obenzu dem oberen Ende der Beschichtung 302 bedeckt. Bei einerForm der Erfindung ist ein Abschnitt 304 jeder vertikalenOberfläche 106im wesentlichen frei von einer jeglichen Antireflexionsbeschichtung.
    [0018] Beieinem anderen Ausführungsbeispielist die Dicke der Antireflexionsbeschichtung 302 größer alsdie Tiefe, D1, der Rillen 102.Bei diesem Ausführungsbeispielist jede der vertikalen Oberflächen 106 vollständig durchdie Nur-Oben-Antireflexionsbeschichtung 302 bedeckt,aber die Struktur des Oberflächenreliefmustersist erhalten. Wie es in 3 gezeigtist, ist die Breite, W3, jeder Rille 102 beidem Element 300, nachdem die Beschichtung 302 aufgebrachtist, die gleiche wie die Breite, W1, derRille 102, bevor die Beschichtung 302 aufgebrachtist. Auf eine ähnlicheWeise ist die Breite der Stege zwischen den Rillen 102 durchdie Beschichtung 302 nicht verändert. Somit verändert beieiner Form der Erfindung die Hinzufügung der Nur-Oben-Beschichtung 302 die Abmessungendes Oberflächenreliefmustersnicht. Wie es jedoch in 2 gezeigtist, sind bei einer konformen Beschichtung 202 die lateralenAbmessungen des Elements 200 durch die Hinzufügung derBeschichtung 202 verändert.Bei einer konformen Beschichtung 202 werden die Rillen 102 schmalerund die Stege zwischen den Rillen 102 werden breiter unddaher wird die obere Oberflächedes Elements 200 flacher. Die konforme Beschichtung 202 überdecktdas ursprünglicheOberflächenreliefmuster, dasin dem Substrat 110 gebildet ist.
    [0019] Beieinem Ausführungsbeispielist das optische Beugungselement 300 ein Transmissionsgitter unddas Substrat 110 ist aus einem Halbleitermaterial hergestellt,wie beispielsweise Silizium oder Galliumarsenid. Bei einem anderenAusführungsbeispielist das Substrat 110 aus einem optischen Material hergestellt,wie beispielsweise Glas, Kunststoff oder einem Epoxyd. Bei einerForm der Erfindung liegt die Breite, W1,jeder Rille 102 zwischen etwa 0,2 Mikrometern und 100 Mikrometernund die Tiefe, D1, jeder Rille 102 beträgt etwa0,5 Mikrometer. Bei einem Ausführungsbeispiel istdie Breite der Stege zwischen jeder Rille 102 im wesentlichendie gleiche wie die Breite, W1, der Rillen 102.
    [0020] Beieinem Ausführungsbeispielist die Nur-Oben-Beschichtung 302 eine „Viertelwellenschicht", was bedeutet, daß die Dickeder Beschichtung 302 (λ/4)/NAR beträgt,wobei „λ" die Wellenlänge desLichts darstellt, die bei der Anwendung verwendet wird, und „NAR" denBrechungsindex der Beschichtung 302 darstellt. Bei einerForm der Erfindung ist die Beschichtung 302 ein dielektrischesMaterial, wie beispielsweise Siliziumnitrid, Titandioxid oder Siliziumdioxid.Bei einem Ausführungsbeispiel weistdie Beschichtung 302 einen Brechungsindex, NAR,von 1,87 auf. Bei einem Ausführungsbeispielist das optische Beugungselement 300 für ein infrarotes oder nahezuinfrarotes Licht entworfen. Bei einer Form der Erfindung ist dasElement 300 fürLicht mit einer Wellenlängevon 1300 Nanometern entworfen und bei einer anderen Form ist dasElement 300 für Lichtmit einer Wellenlängevon 1550 Nanometern entworfen. Somit ist bei einem Ausführungsbeispiel dieBeschichtung 302 etwa 174 Nanometer dick (d. h. (1300/4)/1,87)für eineWellenlängevon 1300 Nanometern und ist etwa 207 Nanometer dick (d. h. (1550/4)/1,87)für eineWellenlängevon 1550 Nanometern.
    [0021] Beieinem Ausführungsbeispielist die Nur-Oben-Antireflexionsbeschichtung 302 aufder Waferebene unter Verwendung einer gerichteten Aufbringungstechnikaufgebracht. Bei einem Ausführungsbeispielwird die Nur-Oben-Antireflexionsbeschichtung 302 unterVerwendung einer Aufdampfung, wie beispielsweise einer Elektronenstrahlaufdampfung,gerichtet aufgebracht. Bei anderen Ausführungsbeispielen der vorliegendenErfindung wird die Beschichtung 302 unter Verwendung einerSputter-Technik gerichtet aufgebracht. Zum Beispiel kann die Beschichtung 302 unterVerwendung eines Kleinstmagnetronsputterziels in einer Kammerkonfiguration,die derselben ähnlichist, die zu einer Elektronenstrahlaufdampfung verwendet wird, gerichtet aufgebrachtwerden, um eine Kollimierung durch einen Abstand und eine kleineQuelle zu liefern. Alternativ kann ein herkömmliches Sputter-Ziel verwendet werden,wobei ein Kollimator zwischen dem Ziel und dem Substrat positioniertist. Bei der Technik, die ein herkömmliches Sputter-Ziel und einenKollimator verwendet, kann das Sputtern mit oder ohne ein Magnetrondurchgeführtwerden, das Sputtern kann entweder eine Hochfrequenz (HF) oder einGleichsignal (DC) sein und der Prozeß kann entweder reaktiv oder nichtreaktivsein.
    [0022] 4 ist ein Graph 400,der simulierte Verhaltensweisen eines optischen Beugungselements 100 (1) ohne Antireflexionsbeschichtung,eines optischen Beugungselements 200 (2) mit einer konformen Antireflexionsbeschichtung 202 undeines optischen Beugungselements 300 (3) mit einer Nur-Oben-Antireflexionsbeschichtung 302 gemäß einemAusführungsbeispielder vorliegenden Erfindung darstellt. Bei der Simulation wurdeneine Siliziumnitrid-Antireflexionsbeschichtung mit einer Dicke von 174Nanometern und einem Brechungsindex von 1,87 verwendet. Das beider Simulation verwendete Substrat 110 war ein Siliziumsubstratmit einem Brechungsindex von 3,4969 und die Rillen 102 wiesen eineTiefe, D1, von 262 Nanometern auf. EineLichtwellenlängevon 1310 Nanometern wurde bei der Simulation verwendet.
    [0023] Dievertikale Achse 402 des Graphen 400 stellt eineEffizienz dar, die zwischen 0 und 90% liegt, und die horizontaleAchse 404 des Graphen 400 stellt den Einfallswinkeldar, der zwischen 0 Grad und etwa 65 Grad liegt. Ein Einfallswinkelvon 0 Grad stellt einen Lichtstrahl dar, der senkrecht zu der oberen Oberfläche desoptischen Beugungselements ist.
    [0024] DerGraph 400 umfaßtsechs Kurven 406–416.Die Kurve 410 stellt die „Fokus"-Simulationsergebnisse für ein optischesBeugungselement 100 ohne Antireflexionsbeschichtung dar.Die „Fokus"-Simulationsergebnissegeben den Prozentsatz eines an dem optischen Beugungselement einfallendenLichts an, der durch das Element ordnungsgemäß gestreut wird (d. h. durchdas Element durchgelassen und in eine erwünschte Richtung gestreut). Wiees aus der Kurve 410 ersichtlich ist, fokussiert bei einemEinfallswinkel von 0 Grad das Element 100 ohne Antireflexionsbeschichtungetwa 55% des Lichts ordnungsgemäß, das andem Element 100 einfällt.Die Kurve 412 stellt die Reflexionssimulationsergebnissefür einoptisches Beugungselement 100 ohne Antireflexionsbeschichtungdar. Wie es aus der Kurve 412 zu ersehen ist, reflektiertbei einem Einfallswinkel von 0 Grad das Element 100 ohneAntireflexionsbeschichtung etwa 30% des Lichts, das an dem Element 100 einfällt. DerFokusprozentsatz (d. h. 55%) und der Reflexionsprozentsatz (d. h. 30%)ergeben nicht 100%. Das verbleibende an dem Element 100 einfallendeLicht (d. h. 15%) wird durch das Element 100 durchgelassen,aber wird nicht fokussiert (d. h. das verbleibende Licht wird ineine unerwünschteRichtung gestreut).
    [0025] DieKurve 408 stellt die Fokussimulationsergebnisse für ein optischesBeugungselement 200 mit einer konformen Antireflexionsbeschichtung 202 dar. Wiees aus der Kurve 408 zu ersehen ist, fokussiert bei einemEinfallswinkel von 0 Grad das Element 200 mit einer konformenAntireflexionsbeschichtung 202 etwa 70% des Lichts ordnungsgemäß, das andem Element 200 einfällt.Die Kurve 416 stellt die Reflexionssimulationsergebnissefür einoptisches Beugungselement 200 mit einer konformen Antireflexionsbeschichtung 202 dar.Wie es aus der Kurve 416 zu ersehen ist, reflektiert beieinem Einfallswinkel von 0 Grad das Element 200 mit einerkonformen Antireflexionsbeschichtung 202 einen sehr kleinenProzentsatz (d. h. nahezu Null) des Lichts, das an dem Element 200 einfällt.
    [0026] DieKurve 406 stellt die Fokussimulationsergebnisse für ein optischesBeugungselement 300 mit einer Nur-Oben-Antireflexionsbeschichtung 302 gemäß einemAusführungsbei spielder vorliegenden Erfindung dar. Wie es aus der Kurve 406 zuersehen ist, fokussiert bei einem Einfallswinkel von 0 Grad dasElement 300 mit einer Nur-Oben-Antireflexionsbeschichtung 302 über 80%des Lichts ordnungsgemäß, das andem Element 300 einfällt.Die Kurve 414 stellt die Reflexionssimulationsergebnissefür dasoptisches Beugungselement 300 mit einer Nur-Oben-Antireflexionsbeschichtung 302 gemäß einemAusführungsbeispielder vorliegenden Erfindung dar. Wie aus der Kurve 414 zuersehen ist, reflektiert bei einem Einfallswinkel von 0 Grad dasElement 300 mit einer Nur-Oben-Antireflexionsbeschichtung 302 einensehr geringen Prozentsatz (d. h. nahezu Null) des Lichts, das andem Element 300 einfällt.
    [0027] Diein 4 gezeigten Simulationsergebnissegeben an, daß dieGeometrien sowohl der konformen Beschichtung 202 als auchder Nur-Oben-Beschichtung 302 die Reflexionen von der Oberfläche reduzieren.Die Nur-Oben-Beschichtung 302 zeigt jedoch ein besseresGesamtlinsenverhalten. Bei der konformen Beschichtung 202 beginnendie Merkmale des optischen Beugungselements 200 die Wirksamkeitderselben zu verlieren, das Licht zu fokussieren. Während dasmeiste des Lichts durch das Element 200 durchgelassen wird,wird also ein kleinerer Prozentsatz des Lichts in die erwünschtenRichtungen gestreut als bei dem Element 300.
    [0028] EineErklärungfür denUnterschied bei einem Linsenverhalten zwischen einem Element miteiner konformen Beschichtung 202 und einem Element miteiner Nur-Oben-Beschichtung 302 besteht darin, daß die konformeBeschichtung 202 die Seiten der Oberflächenreliefmuster (z. B. dievertikalen Oberflächen 106)gleichmäßig beschichtetund dadurch beginnt, den Luftzwischenraum zwischen den Merkmalenauszufüllen,was das Vorhandensein der Merkmale und die Fähigkeit der Merkmale, das Lichtzu beeinflussen, wirksam reduziert. Die Nur-Oben-Beschichtung 302 weistjedoch gemäß einerForm der Erfindung keine Glättungswirkungauf die Oberflächenrelief musterauf und ist in der Lage, das gleiche Oberflächenreliefmuster an der oberenOberfläche derselbengenau zu reproduzieren. Wie es in 4 zusehen ist, ist die Reflexion von der Nur-Oben-Beschichtung 302 ohneein Beeinträchtigendes Linsenverhaltens bei einer Übertragungreduziert. Bei der Nur-Oben-Beschichtung 302 wird durchdas Element 300 ein größerer Bruchteildes Lichts in die erwünschteRichtung gebogen als durch das Element 200 bei einer konformenBeschichtung 202. Da der Unterschied zwischen den zweiBeschichtungsgeometrien 202 und 302 durch „verlorene" Merkmale erklärt werdenkann, die ausgefülltwerden, folgt daraus, daß diedurch die Nur-Oben-Beschichtung 302 gelieferteVerbesserung bei Entwürfenmit kleineren lateralen Abmessungen größer ist.
    [0029] Diein 4 dargestellten Simulationsergebnissewurden durch tatsächlicheTestergebnisse bestätigt.Bei dem Test wurde eine Nur-Oben-Antireflexionsbeschichtung unterVerwendung eines Aufdampfers auf ein optisches Beugungselement aufgebrachtund dann mit einem ähnlichenoptischen Beugungselement mit einer konformen Beschichtung verglichen,die mit einer plasmagestütztenDampfaufbringung aufgebracht wurde. Die Meßergebnisse der zwei optischenBeugungselemente zeigten, daß dasoptische Beugungselement mit der Nur-Oben-Beschichtung einen Vorteil gegenüber demElement mit der konformen Beschichtung aufwies. Durch das Elementmit der Nur-Oben-Beschichtung war gemäß den in 4 gezeigten Simulationsergebnissen mehrEnergie in die erwünschte Richtungfokussiert als durch das Element mit der konformen Beschichtung.
    [0030] EinAusführungsbeispielder vorliegenden Erfindung stellt ein optisches Beugungselementmit einer effizienten Antireflexionsbeschichtung bereit. Eine Formder vorliegenden Erfindung stellt ein Verfahren zu einem Aufbringeneiner Antireflexionsbeschichtung auf ein optisches Beugungselementbereit, auf eine derartige Weise, daß die Reflexion der Oberfläche ohneein Verschlechtern der Fähigkeit des Elements,das Licht zu biegen, reduziert ist. Die Antireflexionsbeschichtunggemäß einemAusführungsbeispielist besonders wertvoll, wenn das optische Beugungselement in einemHalbleiter hergestellt ist, da Halbleitermaterialien eine große Größe einernatürlichenBrechung aufweisen, die andernfalls die Effizienz des Beugungselementsbegrenzen würde.
    [0031] Obwohldas Ausführungsbeispieldes in 1–3 gezeigten Oberflächenreliefmustersein Muster vom Rechteckwellentyp mit horizontalen oder lateralenOberflächen 104 und 108,die parallel zu einer Längsebenedes Substrats sind, und vertikalen Oberflächen 106 ist, diesenkrecht zu der Längsebenesind, verwenden weitere Ausführungsbeispiele dervorliegenden Erfindung andere Typen von Oberflächenreliefmustern. VerschiedeneTypen von Oberflächenreliefmusternsind Fachleuten auf dem Gebiet bekannt.
    权利要求:
    Claims (20)
    [1] Optisches Beugungselement (300), dasfolgende Merkmale aufweist: ein Substrat (110), dasein Oberflächenreliefmuster (104, 106, 108)aufweist, das an einer ersten Seite desselben gebildet ist; und eineAntireflexionsbeschichtung (302), die auf dem Oberflächenreliefmustergebildet ist, wodurch ein beschichtetes Oberflächenreliefmuster mit im wesentlichenden gleichen Abmessungen gebildet ist wie das Oberflächenreliefmuster,das auf dem Substrat (110) gebildet ist.
    [2] Optisches Beugungselement (300) gemäß Anspruch1, bei dem das Substrat (110) ein Halbleitermaterial ist.
    [3] Optisches Beugungselement (300) gemäß Anspruch1 oder 2, bei dem das optische Beugungselement ein Transmissionsgitterist.
    [4] Optisches Beugungselement (300) gemäß einemder Ansprüche1 bis 3, bei dem die Antireflexionsbeschichtung (302) eindielektrisches Material ist.
    [5] Optisches Beugungselement (300) gemäß Anspruch4, bei dem die Antireflexionsbeschichtung (302) aus derGruppe ausgewähltist, die aus Siliziumnitrid, Titandioxid und Siliziumdioxid besteht.
    [6] Optisches Beugungselement (300) gemäß einemder Ansprüche1 bis 5, bei dem die Antireflexionsbeschichtung (302) durcheine gerichtete Aufbringungstechnik aufgebracht ist.
    [7] Optisches Beugungselement (300) gemäß einemder Ansprüche1 bis 6, bei dem das Oberflächenreliefmuster(104, 106, 108), das auf dem Substrat(110) gebildet ist, einen ersten Satz von Oberflächen (104, 108),die je im wesentlichen parallel zu einer Längsebene des Substrats sind,und einen zweiten Satz von Oberflächen (106) umfaßt, dieje im wesentlichen senkrecht zu der Längsebene sind, und bei demjede der Oberflächenin dem zweiten Satz einen Oberflächenabschnittumfaßt,der im wesentlichen frei von der Antireflexionsbeschichtung (302) ist.
    [8] Optisches Beugungselement (300) gemäß Anspruch7, bei dem jede der Oberflächenin dem ersten Satz im wesentlichen durch die Antireflexionsbeschichtung(302) bedeckt ist.
    [9] Verfahren zum Bilden eines im wesentlichen antireflektivenoptischen Beugungselements (300), das folgende Schritteaufweist: Bereitstellen eines Substrats (110); Bildeneines Oberflächenreliefmusters(104, 106, 108) an einer ersten Seitedes Substrats; und gerichtetes Aufbringen einer Antireflexionsbeschichtung(302) auf dem Oberflächenreliefmuster,wodurch Abmessungen des Oberflächenreliefmusters imwesentlichen beibehalten werden.
    [10] Verfahren gemäß Anspruch9, bei dem das Substrat (110) ein Halbleitermaterial ist.
    [11] Verfahren gemäß Anspruch9 oder 10, bei dem die Antireflexionsbeschichtung (302)ein dielektrisches Material ist.
    [12] Verfahren gemäß Anspruch11, bei dem die Antireflexionsbeschichtung (302) aus derGruppe ausgewähltist, die aus Siliziumnitrid, Titandioxid und Siliziumdioxid besteht.
    [13] Verfahren gemäß einemder Ansprüche9 bis 12, bei dem die Antireflexionsbeschichtung (302) durcheine Aufdampfung aufgebracht wird.
    [14] Verfahren gemäß Anspruch13, bei dem die Antireflexionsbeschichtung (302) durcheine Elektronenstrahlaufdampfung aufgebracht wird.
    [15] Verfahren gemäß einemder Ansprüche9 bis 12, bei dem die Antireflexionsbeschichtung (302) durchein Sputtern aufgebracht wird.
    [16] Optisches Beugungselement (300), das folgendeMerkmale aufweist: ein Substrat (110), das eine ersteSeite mit einer Mehrzahl von Lichtbeugungsmerkmalen aufweist, wobeidie Lichtbeugungsmerkmale je eine Breitenabmessung parallel zu einerLängsebenedes Substrats (110) aufweisen; und eine Antireflexionsbeschichtung(302), die an der ersten Seite des Substrats (110)gebildet ist, wodurch eine Mehrzahl von beschichteten Lichtbeugungsmerkmalengebildet ist, wobei die beschichteten Merkmale je eine Breitenabmessungaufweisen, die im wesentlichen die gleiche wie die Breitenabmessungeines entsprechenden der Lichtbeugungsmerkmale des Substrats (110)ist.
    [17] Optisches Beugungselement (300) gemäß Anspruch16, bei dem das Substrat (110) ein Halbleitermaterial ist.
    [18] Optisches Beugungselement (300) gemäß Anspruch16 oder 17, bei dem die Antireflexionsbeschichtung (302)ein dielektrisches Material ist.
    [19] Optisches Beugungselement (300) gemäß einemder Ansprüche16 bis 18, bei dem die Antireflexionsbeschichtung (302)durch eine gerichtete Aufbringungstechnik aufgebracht ist.
    [20] Optisches Beugungselement (300) gemäß einemder Ansprüche16 bis 19, bei dem die Mehrzahl von Lichtbeugungsmerkmalen des Substrats (110)einen ersten Satz von Oberflächen,die je im wesentlichen parallel zu einer Längsebene des Substrats (110)sind, und einen zweiten Satz von Oberflächen aufweist, die je im wesentlichensenkrecht zu der Längsebenesind, und bei dem jede der Oberflächen in dem zweiten Satz einenOberflächenabschnittumfaßt,der im wesentlichen frei von der Antireflexionsbeschichtung (302)ist.
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    US5208882A|1993-05-04|Hybrid thin film optical waveguide structure having a grating coupler and a tapered waveguide film
    CA1149209A|1983-07-05|Evanescent-wave fiber reflector
    US5436991A|1995-07-25|Optical waveguide device
    US7489846B2|2009-02-10|Photonic crystal sensors
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    US20040263981A1|2004-12-30|
    CN100523873C|2009-08-05|
    CN1576891A|2005-02-09|
    JP2005018061A|2005-01-20|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2005-01-20| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2006-05-11| 8130| Withdrawal|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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