衍射光学元件的光栅的主模板和印模的制作方法、主模板和印模技术

一种衍射光学元件的光栅的主模板(20)的制造方法。材料(200)的层(250)通过板(202)的穿孔(204)沉积在主模板(180)的基板(108)上，穿孔(204)的横截面积取决于板(202)中的穿孔(204)的位置，并且板(202)和基板(108)彼此间隔开非零距离(D)。使基板(108)上的至少一层(250)的高度随穿孔(204)的面积的变化而变化。通过从区域去除至少一层(250)，在基板(108)上形成凸起结构(180)，这导致凸起结构(180)之间的凹陷结构(182)。使凸起结构(180)的填充因子和高度彼此成比例，而凸起和凹陷结构(180，182)与光栅(904)的凹槽(902)和脊(900)具有关系，该关系取决于比例。该关系取决于比例。该关系取决于比例。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】衍射光学元件的光栅的主模板和印模的制作方法、主模板和印模


[0001]本专利技术涉及一种衍射光学元件的光栅的主模板和印模的制造方法、主模板和印模。

技术介绍

[0002]用于增强现实(AR)眼镜的基于衍射光学元件(DOE)的光学组合器通常包括诸如光栅的纳米结构。为了优化光学组合器的光学性能，需要纳米结构中的调制。这些调制可以是特征形状调制、特征尺寸调制或高度调制。所有这些都可以用于实现光学组合器的最佳设计参数。
[0003]在复制过程中，目标是将主模板上的DOE图案复制到另一晶片。复制可以被完成为永久层，该永久层然后充当光学元件。在第一种情况下，主模板的调制纳米结构直接转移到永久层。在需要诸如形状、特征尺寸和/或高度调制之类的调制的情况下，它们需要存在于主模板中。
[0004]如果图案从初始图案化牺牲层转移到沉积在晶片上的永久层，则最终层中的高度调制可以在沉积阶段完成。牺牲层可以通过旋涂沉积，例如，在晶片上产生均匀的膜厚度。然而，在需要的特征形状或特征尺寸调制的情况下，必须考虑不同的体积，使得不同的特征尺寸需要完全填充结构。这导致在实际结构下方的非结构化层的厚度的变化。这使得图案转移工艺显著困难，或者在一些情况下完全不可能。为了补偿不同特征尺寸的不同体积要求，具有两个选项：i)在主图案中添加局部储层以消耗牺牲材料的额外体积，ii)调节主图案中的不同特征尺寸的高度以补偿体积差。第一种可能会对光学组合器的性能具有负面影响，因此推荐后者。然而，选择后一种替代方案显著增加了制造主模板的复杂性，诸如重复光刻和蚀刻工艺多次，这又可能对标准工艺中的产率具有负面影响，因为所有附加工艺步骤具有低于100％的产率。此外，每个额外的工艺步骤都会增加污染和不期望的颗粒，从而增加降低总体主质的风险。
[0005]因此，改进将是受欢迎的。

技术实现思路

[0006]本专利技术寻求提供与在DOE的纳米结构的制造过程中使用的主模板和印模有关的改进。
[0007]本专利技术由独立权利要求限定。在从属权利要求中定义了实施例。
附图说明
[0008]下面参考附图仅作为示例描述本专利技术的示例实施例，其中，
[0009]图1A和1B示出AR眼镜的示例；
[0010]图2示出现有技术压制工艺的示例；
[0011]图3示出沉积工艺的示例；
[0012]图4A示出具有穿孔的板的示例；
[0013]图4B示出通过具有穿孔的板沉积到基板上的固体材料层的示例；
[0014]图4C示出层上的图案化的抗蚀剂或蚀刻掩模的示例；
[0015]图5示出基板上凸起结构的分布的示例；
[0016]图6示出主模板或印模的示例，其具有填充因子和高度彼此成正比的凸起结构；
[0017]图7示出主模板的示例，其具有填充因子和高度彼此成反比的凸起结构；
[0018]图8示出增强现实眼镜的光栅的印模的制造方法的流程图的示例；
[0019]图9A示出制造方法的阶段的示例，其中印模压靠光学部件的预制件的聚合物；
[0020]图9B示出在去除残余层之后在光学部件的预制件的硬掩模上的聚合物层的示例；
[0021]图9C示出用硬掩模进行分级的示例；
[0022]图9D示出在去除硬掩模之后的分级的示例；以及
[0023]图10示出制造光学部件的方法的流程图的示例。
具体实施方式
[0024]以下实施方式仅是示例。尽管说明书可以在几个位置中引用“一个”实施方式，但这不一定意味着每个这样的引用都是针对相同的实施方式、或者该特征仅适用于单个实施方式。不同实施方式的单个特征也可组合以提供其它实施方式。此外，词语“包括”和“具有”应被理解为不将所描述的实施方式限制为仅包括已经提到的那些特征，并且这样的实施方式还可以包括没有具体提到的特征/结构。如果它们的组合不会导致结构或逻辑矛盾，则认为实施方式的所有组合是可能的。
[0025]应当注意，尽管附图示出各种实施方式，但它们是仅示出一些结构和/或功能实体的简化图。图中所示的连接可以指逻辑或物理连接。对于本领域技术人员显而易见的是，所描述的装置还可以包括不同于附图和文本中描述的那些功能和结构之外的其他功能和结构。应当理解，一些功能、结构和信令和/或控制的细节与实际专利技术无关。因此，这里不需要更详细地讨论。
[0026]在本文中，提出了高度调制的主模板、基于主模板的印模及其制造方法的概念。主模板是指压印主模板。对应于光栅的精细图案在主模板的表面上。印模在其表面上还具有精细图案，用于根据例如压印方法制造衍射光学元件(参见图9A至图9D)。印模的精细图案对应于光栅和主模板的精细图案，印模的精细图案具有相对于主模板的色调反转的色调，反之亦然。衍射光学元件可以具有各种应用。在实施例中，首先制造主模板，然后基于主模板复制印模。在实施例中，在没有主模板的情况下直接制造印模。该方法允许沉积自定义预定义的厚度轮廓，该厚度轮廓定义主模板和印模的结构的高度调制图。
[0027]在本文中，主模板是指模板，其是印模的模型，并且基于主模板进行印模。因此首先产生主模板，然后可以产生印模。印模用于光学元件的光栅的制造过程中。然而，也可以在光学元件的光栅的制造过程中使用主模板。因此，在这种情况下，主模板也可以被认为是印模。
[0028]制造主模板的方法包括两个主要步骤：i)利用可以称为阴影掩模的板202沉积预先设计的高度图，以及ii)对上述层进行图案化，得到具有预定高度的可控面内主图案。高
度梯度的沉积通过特别穿孔的图案来执行，其中掩模开口(即穿孔204和固体掩模材料)之间的比率可以沿着X方向和/或Y方向变化，并且另外包括特殊的保持器，即在板202和基板108之间提供特定距离的间隔结构206(参见图3)。
[0029]图1A和1B示出可以应用衍射光学元件的AR(增强现实)眼镜的示例。然而，衍射光学元件可以更一般地用于除了由光栅传递的信息之外还可以看到环境的任何屏幕。通常，衍射光学元件还可以应用于AR应用之外，其中光或图像耦合到波导管/导光板中和/或从波导管/导光板中出来。衍射光学元件可以应用于AR、虚拟现实(VR)和/或混合现实(MR)应用中。衍射光学元件还可以应用于家庭、休闲时间和/或工业AR、VR或MR。这样的屏幕的示例是计算机平板和/或手持电子设备的屏幕，以及陆地车辆的屏幕/挡风玻璃(诸如汽车、公共汽车、前车、卡车)、飞行器(诸如飞机、直升机、滑翔机、敌人)和/或船舶(诸如船、船、潜艇)等。
[0030]例如，眼镜可以看起来像眼镜(glasses)、眼镜(spectacles)或护目镜(goggles)。在实施例中，眼镜可以与头具(例如，帽(cap)、帽子(hat)或头盔(helmet))连接。尽管图1A和图1B示出用于用户的两只眼睛的AR眼镜，但是AR眼镜可以具有结构并且可以仅用于一只眼睛。
[0031]在图1A中，眼镜包括具有至少一个光栅100、102、104和图像生成单元12的光学元本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种衍射光学元件的光栅的主模板(20)的制作方法，其特征在于，在主模板(180)的基板(108)上沉积(800)穿过板(202)的穿孔(204)的材料(200)的至少一层(250)，所述穿孔(204)的横截面积取决于所述穿孔(204)在所述板(202)中的位置，并且所述板(202)和所述基板(108)彼此间隔开非零距离(D)；引起(802)所述基板(108)上的所述至少一层(250)的高度随所述穿孔(204)的面积的变化而变化；通过从区域去除所述至少一层(250)，在所述基板(108)上形成(804)凸起结构(180)，这导致所述凸起结构(180)之间的凹陷结构(182)；以及做成(806)所述凸起结构(180)的填充因子和高度彼此成比例，而凸起和凹陷结构(180，182)与光栅(904)的凹槽(902)和脊(900)具有关系，该关系取决于比例。2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，使所述凸起结构(180)的所述填充因子与高度成正比；以及使所述凸起结构(180)和所述凹陷结构(182)分别与所述光栅(904)的所述凹槽(902)和所述脊(900)对应。3.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，使所述凸起结构(180)的所述填充因子和高度成反比；使凸起和凹陷结构(180，182)分别与光栅(904)的脊(900)和凹槽(902)相对应。4.根据权利要求2或3所述的制造方法，其特征在于，以反转的方式复制凸起和凹陷结构(180，182)，以反转高度轮廓和填充因子，并且凸起和凹陷结构(180，182)的反转副本被配置为对应于所述光栅(904)的所述凹槽(902)和所述脊(900)的分布和尺寸。5.根据权利要求4所述的制造方法，其特征在于，通过将所述主模板(20)的所述凸起和凹陷结构(180，182)压靠在聚合物(184)上，以反转的方式复制所述凸起和凹陷结构(180，182)，形成所述主模板(20)的副本；以及使所述主模板(20)的所述副本包括所述主模板(20)的反向复制的凸起和凹陷结构(180，182)。6.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，通过溅射、化学气相沉积和物理气相沉积中的至少一种进行所述层(250)的沉积。7.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，通过在与所述光栅(904)的所述脊(900)的位置对应的位置处从所述基板(108)去除所述层(250)的所述固体材料(200)来在所述基板(108)上形成(804)所述凸起结构(180)。8.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，基于所述穿孔(204)的面积在二维中的对应变化，使所述层(250)的高度在二维中变化。9.一种衍射光学元件的光栅的印模(22)的制作方法，其特征在于，通过以下步骤制造主模板(20)：在模板(20)的基板(108)上沉积(800)穿过板(202)的穿孔(204)的材料(200)的至少一层(250)，穿孔(204)的横截面积取决于所述穿孔(204)在所述板(202)中的位置，并且所述板(202)和所述基板(108)彼此间隔开非零距离(D)；引起(802)所述基板(108)上的至少一层(250)的高度随穿孔(204)的横截面积的变化而变化；
通过从区域去除所述至...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊斯摩，
申请(专利权)人：迪斯帕列斯有限公司，
类型：发明
国别省市：