多级结构及其制造方法技术

本发明专利技术描述了用于制备多级结构的技术。例如，根据一些实现，本发明专利技术描述了用于制备多级母模的技术，其中可以直接地或通过子母模从该多级母模复制光学元件。本发明专利技术还描述了多级光学元件和用于制作这些多级光学元件的过程。学元件和用于制作这些多级光学元件的过程。学元件和用于制作这些多级光学元件的过程。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】多级结构及其制造方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2020年5月8日提交的美国临时专利申请63/022,005的优先权的权益，其内容通过引用而被全部并入本文。


[0003]本专利技术涉及多级结构，诸如光学元件和用于这些光学元件的制造的母模(例如，工具或模具)等。

技术介绍

[0004]原则上，可以例如从在设计波长处具有高衍射效率的衍射结构来产生任意波前。这种衍射结构通常具有在每2π相位间隔上连续变化的表面浮雕深度。具有连续深度的该相位剖面不容易制备。然而，多级相位结构可以提供导致相对较高的衍射效率和易于制备的折衷。此外，具有多级结构(即，三级或多于三级)的光学元件可以在一些情况下提供比单级或双级结构更佳的功能。例如，由三级构成的衍射光学元件(DOE)可以在一些情况下表现出比具有仅一级或两级的衍射光学元件更好的光学性能。
[0005]整个制备过程中的第一任务包括生成包含相位剖面信息的一个或多于一个掩模的集合。第二任务是将相位剖面信息从掩模传送到由光学元件的设计指定的元件的表面中。在一些制造方法中，母模(例如，工具或模具)或子母模用于通过复制来形成多个光学元件，该复制是指再现给定结构所利用的技术。
附图说明
[0006]图1至图7描绘用于产生具有多级结构的母模或光学元件的示例方法中的操作。
[0007]图8和图9分别示出包括具有多级结构的光学元件的单通道模块和多通道模块的示例。
[0008]图10至图12示出使用具有多级结构的母模的复制过程中的操作的示例。

技术实现思路

[0009]本专利技术描述了用于制备多级结构的技术。例如，根据一些实现，本专利技术描述了用于制备多级母模(例如，工具或模具)的技术，其中可以直接地或借助于子母模从该多级母模复制光学元件(例如，衍射光学元件)。本专利技术还描述了多级光学元件和用于制作这些多级光学元件的过程。
[0010]例如，在一个方面，本专利技术描述了一种用于制造具有多级结构的光学元件或母模的方法。所述方法包括：提供包括第一基板部和第二基板部的基板。所述第一基板部在所述第二基板部上，并且具有与所述第二基板部的组成不同的组成。所述方法包括：穿过所述基板的表面形成第一沟槽和第二沟槽，其中所述第一沟槽延伸穿过所述第二基板部并部分地延伸到所述第一基板部中，以及其中所述第一沟槽的深度不同于所述第二沟槽的深度。形
成所述第二沟槽包括：蚀刻穿过所述第二基板部，其中所述第一基板部用作所述第二沟槽的形成期间的蚀刻停止层。
[0011]一些实现包括以下特征中的一个或多于一个。例如，在一些实现中，所述方法还包括：提供钝化材料，所述钝化材料至少部分地填充所述第一沟槽并且覆盖所述基板的表面；以及在所述钝化材料的部分上沉积掩模。在一些情况下，提供至少部分地填充所述第一沟槽的钝化材料包括：用所述钝化材料共形地涂覆所述第一沟槽的底表面和侧表面。在一些情况下，在沉积所述掩模之后，形成所述第二沟槽，其中所述第二沟槽布置在所述基板的不存在所述掩模的部分中。此外，在一些情况下，在形成所述第二沟槽之前，去除所述钝化材料的未被所述掩模覆盖的部分。在一些实现中，在形成所述第二沟槽之后：去除所述掩模和所述钝化材料。
[0012]在一些实现中，在形成所述第一沟槽之后，在所述基板的表面的部分上沉积掩模；以及随后形成所述第二沟槽，其中所述第二沟槽布置在所述基板的不存在所述掩模的部分中。
[0013]在一些实现中，所述第一基板部至少部分地由铬构成，并且所述第二基板部至少部分地由硅构成。所述掩模可以例如至少部分地由聚合物材料构成。在一些情况下，所述聚合物材料是抗蚀剂。所述钝化材料可以例如至少部分地由氧化铝构成。在一些实例中，用钝化材料至少部分地填充所述第一沟槽包括：通过原子层沉积来沉积所述钝化材料。
[0014]本专利技术还描述了一种母模，用于复制子母模或光学元件。所述母模包括具有第一基板部和第二基板部的基板。所述第一基板部在所述第二基板部上，并且具有与所述第二基板部的组成不同的组成。所述基板具有包括至少三个不同级的多级结构。所述第二基板部的上表面限定所述级中的第一级。与所述第一基板部和所述第二基板部之间的边界相同的平面中的表面限定所述级中的第二级。所述第一基板部的上表面和下表面之间的平面中的表面限定所述级中的第三级。在一些实现中，所述第一基板部至少部分地由铬构成，并且所述第二基板部至少部分地由硅构成。
[0015]本专利技术还描述了光学元件。例如，光学元件可以包括具有第一基板部和第二基板部的基板。所述第一基板部在所述第二基板部上，具有与所述第二基板部的组成不同的组成。所述基板具有包括至少三个不同级的多级结构。所述第二基板部的上表面限定所述级中的第一级。与所述第一基板部和所述第二基板部之间的边界相同的平面中的表面限定所述级中的第二级。所述第一基板部的上表面和下表面之间的平面中的表面限定所述级中的第三级。所述第一级、所述第二级和所述第三级相对于彼此的深度和位置例如可以被配置为提供预定义的光学功能。
[0016]本专利技术还描述了一种光电模块，包括光学元件，所述光学元件具有多级结构并且与有源光电组件对准。
[0017]通过以下详细的描述、附图以及权利要求书，其他方面、特征和优点将变得明显。
具体实施方式
[0018]本专利技术描述了用于制备多级结构的技术。例如，根据一些实现，本专利技术描述了用于制备多级母模(例如，工具或模具)的技术，其中可以直接地或借助于子母模从该多级母模复制光学元件(例如，衍射光学元件)。本专利技术还描述了多级光学元件和用于制作这些多级
光学元件的过程。
[0019]如图1所示，基板10具有第一基板部12和第二基板部14。布置在第二基板部14上的第一基板部12具有厚度t。第一基板部12可以例如至少部分地由铬构成。在一些实现中，第一基板部12可以由其他材料构成。第二基板部14可以例如由硅构成。然而，在一些实现中，第二基板部14可以由其他材料(例如，熔融或多晶二氧化硅、或者一个或多于一个电介质或金属材料)构成。在一些情况下，基板10是横向尺寸基本上大于其厚度的晶圆。基板10具有基板表面，其建立多级结构的第一级L1。
[0020]如图2所示，所示方法包括：在基板10中创建第一沟槽16。第一沟槽16相对于基板表面具有第一深度D1，并且延伸穿过第一基板部12的厚度并部分地延伸到第二基板部14中。第一沟槽16的底部建立多级结构的另一级。该级可以被称为第三级L3。第一沟槽16可以例如通过电子束光刻和蚀刻来创建，但在一些实现中可以使用其他技术。对于一些实现，第一沟槽16的宽度可以在从几纳米到几微米的范围内。在一些实例中，第一沟槽16的尺寸及其相应的布置可以与诸如衍射光学功能等的预定光学功能有关。
[0021]接着，如图3所示，所示方法包括：用钝化材料18部分填充第一沟槽16(即，共形地涂覆第一沟槽的底表面和侧表面)，并且同时用钝化材料覆盖级L1处的基板表面的至少一部分。在一些实现中，钝化材料18至少部分地本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于制造具有多级结构的光学元件或母模的方法，所述方法包括：提供包括第一基板部和第二基板部的基板，所述第一基板部在所述第二基板部上，并且所述第一基板部具有与所述第二基板部的组成不同的组成；以及穿过所述基板的表面形成第一沟槽和第二沟槽，其中所述第一沟槽延伸穿过所述第二基板部并部分地延伸到所述第一基板部中，其中所述第一沟槽的深度不同于所述第二沟槽的深度，其中，形成所述第二沟槽包括蚀刻穿过所述第二基板部，其中所述第一基板部用作所述第二沟槽的形成期间的蚀刻停止层。2.根据权利要求1所述的方法，还包括：提供钝化材料，所述钝化材料至少部分地填充所述第一沟槽并且覆盖所述基板的表面；以及在所述钝化材料的部分上沉积掩模。3.根据权利要求2所述的方法，其中，提供至少部分地填充所述第一沟槽的钝化材料包括：用所述钝化材料共形地涂覆所述第一沟槽的底表面和侧表面。4.根据权利要求2所述的方法，还包括：在沉积所述掩模之后，形成所述第二沟槽，其中所述第二沟槽布置在所述基板的不存在所述掩模的部分中。5.根据权利要求4所述的方法，还包括：在形成所述第二沟槽之前，去除所述钝化材料的未被所述掩模覆盖的部分。6.根据权利要求4或5所述的方法，还包括：在形成所述第二沟槽之后：去除所述掩模；以及去除所述钝化材料。7.根据权利要求1所述的方法，还包括：在形成所述第一沟槽之后，在所述基板的表面的部分上沉积掩模；以及随后形成所述第二沟槽，其中所述第二沟槽布置在所述基板的不存在所述掩模的部分中。8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，所述第一基板部至少部分地由铬构成，以及所述第二基板部至少部分地由硅构成。9.根据权利要求2至7中任一项所述的方法，其中，所述掩模至少部分地由聚合物材料构成。10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述聚合物材料是抗蚀剂。11.根据权利要求2至6中任一项所述的方法，其中，所述钝化材料至少部分地由氧化铝构成。12.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：B，
申请(专利权)人：尼尔技术有限公司，
类型：发明
国别省市：