多层衍射光学元件薄膜涂层制造技术

一种透射光学元件可以包括基体。透射光学元件可以包括形成在基体上的用于特定波长范围的第一抗反射结构。透射光学元件可以包括形成在第一抗反射结构上的用于特定波长范围的第二抗反射结构。透射光学元件可以包括形成在第二抗反射结构上的用于特定波长范围的第三抗反射结构。透射光学元件可以包括设置在第一抗反射结构和第二抗反射结构之间或设置在第二抗反射结构和第三抗反射结构之间的至少一个层。

【技术实现步骤摘要】
多层衍射光学元件薄膜涂层
本专利技术涉及薄膜结构。更具体地，本专利技术的一些方面涉及用于衍射光学元件(diffractiveopticalelementopticalelement：DOE)的多层薄膜结构，所述衍射光学元件能在多层薄膜结构的已蚀刻区域和未蚀刻区域之间提供特定相位延迟，且针对特定波长范围提供抗反射。
技术介绍
衍射光学元件(DOE)可以用于引导光束。例如，DOE(例如衍射透镜、点阵发光器、点阵生成器、傅里叶阵列生成器和/或类似器件)可以用于将光束分束、让光束成形、将光束聚焦和/或类似操作。DOE可以整合到组播交换机、波长选择开关、姿态识别系统、动作感测系统、深度感测系统和/或类似物中。双层表面浮雕轮廓(有时称为“二元表面浮雕轮廓”)可以被选择为用于表面浮雕DOE。例如，双层表面浮雕轮廓可以被选择以近似出连续表面浮雕轮廓，并使得光刻过程和/或蚀刻过程能用于制造DOE。双层薄膜堆叠结构可以用于形成单级次二元DOE(singleorderbinaryDOE)，例如衍射透镜，且对于单级次二元DOE来说，可以与大约40％的衍射效率关联。双层薄膜堆叠结构可以用于点阵生成器，且可以提供对称的点阵。例如，利用双层薄膜堆叠结构可以提供对称轴线，使得光点强度与180度对称轴线关联。用于DOE的一些材料会要求浮雕深度(reliefdepth)大于临界值，由此实现临界蚀刻时间，以制造DOE。
技术实现思路
根据一些可行实施方式，透射光学元件可以包括基体。透射光学元件可以包括形成在基体上的用于特定波长范围的第一抗反射结构。透射光学元件可以包括形成在第一抗反射结构上的用于特定波长范围的第二抗反射结构。透射光学元件可以包括形成在第二抗反射结构上的用于所述特定波长范围的第三抗反射结构。透射光学元件可以包括设置在第一抗反射结构和第二抗反射结构之间或设置在第二抗反射结构和第三抗反射结构之间的至少一个层。第一抗反射结构的第一表面和第二抗反射结构的第二表面之间的第一浮雕深度与第三抗反射结构的第一表面和第三表面之间的第二浮雕深度可配置为形成用于所述特定波长范围的分别与第一相位延迟和第二相位延迟关联的衍射光学元件。根据一些可行实施方式，光学元件可以包括基体。光学元件可以包括形成在基体上的用于特定波长范围的第一抗反射结构。光学元件可以包括形成在第一抗反射结构上的用于所述特定波长范围的第二抗反射结构。光学元件可以包括形成在第二抗反射结构上的用于所述特定波长范围的至少一个其他抗反射结构。第一抗反射结构的第一表面和至少一个其他抗反射结构的第二表面之间的浮雕深度可以配置为形成与用于所述特定波长范围的特定相位延迟关联的衍射光学元件。根据一些可行实施方式，方法可以包括在晶圆上沉积多个层，其中所述沉积形成用于特定波长范围的三个或更多抗反射结构，其中所述三个或更多抗反射结构中的第一抗反射结构形成在晶圆上且在所述三个或更多抗反射结构中的第二抗反射结构下方，且其中第二抗反射结构形成在所述三个或更多抗反射结构中的第三抗反射结构下方。方法可以包括蚀刻所述多个层中的子组层，以形成三层或更多层浮雕轮廓，其中所述蚀刻在第一抗反射结构和所述三个或更多抗反射结构中的另一个之间形成与用于所述特定波长范围的特定相位延迟关联的衍射光学元件。附图说明图1是本文所述的示例性实施方式的概况图；图2A和2B是本文所述的示例性实施方式的图解；图3A和3B是本文所述的示例性实施方式的图解；图4是用于制造本文所述的示例性实施方式的示例性过程的流程图；图5A-5E是与图4所示的示例性过程关联的示例性实施方式的图解。图6A-6G是与图4所示的示例性过程关联的示例性实施方式的图解。具体实施方式示例性实施方式的以下详细描述参照了附随的附图。相同附图标记在不同附图中可以表示相同或相似的元件。可以使用光刻过程和/或蚀刻过程制造衍射光学元件(DOE)。例如，为了近似连续表面浮雕轮廓，可以选择双层表面浮雕轮廓以用于DOE，且DOE的表面可以被蚀刻或构图，以形成双层表面浮雕轮廓。双层表面浮雕轮廓可以用于对经过DOE的光束形成相位延迟。对于单级次二元(singleorderbinary)DOE，例如衍射透镜，可以使用双层表面浮雕轮廓实现大约40％的衍射效率。然而，对于在光学系统中(例如光学通信系统、姿态识别系统、动作检测系统、深度感测系统和/或类似系统)利用DOE来说，该衍射效率可以小于临界值。而且，通过DOE形成的点阵图案或衍射图案可以是对称的，且对于特定光学系统会期望使用不对称的衍射图案。本文所述的一些实施方式可以提供具有临界衍射效率的多层DOE。例如，本文所述的一些实施方式可以提供多层DOE(例如大于两层)，以在DOE的一些部分之间在入射光的特定波长下提供特定的相位延迟并在入射光的特定波长下提供抗反射。而且，本文所述的一些实施方式可以提供与不对称的点阵图案或衍射图案关联的DOE。在本文所述的一些实施方式中，DOE可以与浮雕深度关联，以制造出具有小于临界值的经选择表面浮雕轮廓，由此针对DOE实现减小的高宽比、减少的蚀刻时间、和/或减小的制造成本(相对于用于制造DOE的其他技术而言)。进而，DOE的层可以为DOE提供整合的蚀刻停止层。本文所述的一些实施方式可以提供用于制造DOE的方法。例如，可以使用薄膜沉积过程、蚀刻过程和/或类似过程来制造DOE，其相对于用于制造DOE的其他技术可以提供改善的层厚度准确性和改善的可制造性。图1是本文所述的示例性实施方式100的概况图。图1显示了使用表面浮雕DOE光栅和作为点阵发光器(有时称为点阵生成器或点阵列生成器)的会聚透镜的点阵生成技术的例子。如图1所示，具有波长λ0的入射平面波浪110被朝向表面浮雕DOE光栅120引导。在一些实施方式中，表面浮雕DOE光栅120可以是具有多层表面浮雕轮廓的DOE，例如四层DOE、八层DOE、2n层DOE(其中n>1)、k层DOE(例如其中k>2)、和/或类似的情况。在一些实施方式中，表面浮雕DOE光栅120例如可以包括硅(Si)和二氧化硅(SiO2)的交替层、氢化硅(Si：H)和二氧化硅的交替层、和/或类似情况。在一些实施方式中，表面浮雕DOE光栅120的层可以配置为在入射光的特定波长下提供抗反射功能。在一些实施方式中，表面浮雕DOE光栅120的层(例如二氧化硅层)可以在表面浮雕DOE光栅120的制造期间提供蚀刻停止功能。在一些实施方式中，入射平面波110可以具有的波长范围为大约800纳米(nm)到大约1100nm、大约800nm到大约1000nm、大约830nm到大约1000nm、大约850nm到大约1000nm、大约915nm到大约1000nm、大约940nm到大约1000nm、大约930nm到大约950nm、和/或类似范围。在一些实施方式中，入射平面波110可以具有的波长范围为大约1100nm到大约2000nm、大约1400nm到大约1700nm、大约1520nm到大约1630nm、大约1540nm到大约1560nm、和/或类似范围。在本文描述与表面浮雕DOE光栅120有关的额外细节。如图1进一步所示的，表面浮雕DOE光栅120使得入射平面波110衍射，且将波前(wavefront)130(例如入射平面波110本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种透射光学元件，包括:基体；形成在基体上的用于特定波长范围的第一抗反射结构；形成在第一抗反射结构上的用于所述特定波长范围的第二抗反射结构；形成在第二抗反射结构上的用于所述特定波长范围的第三抗反射结构；和至少一个层，设置在第一抗反射结构和第二抗反射结构之间或设置在第二抗反射结构和第三抗反射结构之间，其中，第一抗反射结构的第一表面和第二抗反射结构的第二表面之间的第一浮雕深度与第三抗反射结构的第一表面和第三表面之间的第二浮雕深度配置为形成用于所述特定波长范围的分别与第一相位延迟和第二相位延迟关联的衍射光学元件。

【技术特征摘要】
2017.08.16 US 62/546,172;2018.07.24 US 16/044,0811.一种透射光学元件，包括:基体；形成在基体上的用于特定波长范围的第一抗反射结构；形成在第一抗反射结构上的用于所述特定波长范围的第二抗反射结构；形成在第二抗反射结构上的用于所述特定波长范围的第三抗反射结构；和至少一个层，设置在第一抗反射结构和第二抗反射结构之间或设置在第二抗反射结构和第三抗反射结构之间，其中，第一抗反射结构的第一表面和第二抗反射结构的第二表面之间的第一浮雕深度与第三抗反射结构的第一表面和第三表面之间的第二浮雕深度配置为形成用于所述特定波长范围的分别与第一相位延迟和第二相位延迟关联的衍射光学元件。2.如权利要求1所述的透射光学元件，其中，第一相位延迟为π/2相位延迟且第二相位延迟为π相位延迟。3.如权利要求1所述的透射光学元件，其中，用硅和二氧化硅层的交替形成第一抗反射结构、第二抗反射结构、和第三抗反射结构。4.如权利要求1所述的透射光学元件，其中，用氢化硅和二氧化硅的交替层形成第一抗反射结构和第二抗反射结构。5.如权利要求1所述的透射光学元件，其中，用第一材料的第一层和第二材料的第二层形成第一抗反射结构；其中，用第一材料的第三层形成所述至少一个层；其中，用第二材料的第四层和第一材料的第五层形成第二抗反射结构；和其中，用第二材料的第六层和第一材料的第七层形成第三抗反射结构。6.如权利要求1所述的透射光学元件，其中，第一抗反射结构形成在基体的第一侧上；和光学元件进一步包括：形成在基体的第二侧上的用于所述特定波长范围的多个其他抗反射结构。7.如权利要求1所述的透射光学元件，其中，第一抗反射结构、第二抗反射结构、和第三抗反射结构形成三层浮雕轮廓。8.如权利要求1所述的透射光学元件，其中，所述特定波长范围为930纳米到950纳米。9.如权利要求1所述的透射光学元件，其中，所述特定波长范围为1540纳米到1560纳米。10.一种光学元件，包括：基体；形成在基体上的用于特定波长范围的第一抗反射结构；形成在第一抗反射结构上的用于所述特定波长范围的第二抗反...

【专利技术属性】
技术研发人员：JM米勒，G威尔斯，
申请(专利权)人：朗美通经营有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US