利用结构化的玻璃涂层制作衍射光学元件制造技术

本发明专利技术涉及光学元件，尤其涉及一种施加光活性结构化到基片上的方法，以及利用这种类型方法制作的组件。尤其是，施加光活性结构化到基片上的方法包括：光刻技术和借助于物理汽相沉积过程的材料沉积。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及光学元件，尤其涉及，一种用于施加光活性结构化到基片上的方法，包含光活性结构的光活性元件，该光活性结构最好是聚焦结构，以及利用这种类型方法制作的组件。
技术介绍
作为在JP 62066204中的一个例子，公开了一种费涅耳透镜及其制造方法。通过多个薄膜相继地叠层到基片上制作该透镜，从而得到费涅耳类型透镜。由于制作光学结构要求在每层中精确地叠层，而不能干扰制成透镜结构的光学性质，这是一个费时和高成本的过程。 DE 4338969C2公开一种用于制作无机衍射元件的方法，具体是借助于蚀刻玻璃制成。基片的涂敷是利用覆盖不需要蚀刻区域的掩模，所述掩模可以抗蚀刻媒体并对应于制作的浮雕结构，借助于蚀刻过程，所需的浮雕可以制成在没有被掩模覆盖的基片区域上，如果需要，随后可以去掉该掩模。特别是对于玻璃，仅仅可以实现低的蚀刻速率，这也是一个费时和高成本的过程。所以，本专利技术的目的是提供一种用于改进光学元件制作的方法，尤其是衍射光学元件，以及提供改进的光活性元件。
技术实现思路
借助于按照独立权利要求的方法，光活性元件和组件，以及混合透镜，利用特别简单的方法可以实现这个目的。有益的改进构成各个从属权利要求的主题。按照本专利技术施加光活性结构化到基片上的方法包括利用光刻掩模的结构化，其步骤是利用光敏抗蚀层涂敷基片，光刻结构化施加的层，借助于电子束PVD (电子束物理汽相沉积)，利用光活性层涂敷预结构化的基片，该光活性层包含选自至少由玻璃和金属构成的组中的材料，和去掉抗蚀层。光活性层的所述涂敷方法或沉积方法提供一种快速形成所述光活性层的方法，因为可以实现最大为4ym/min的高汽相沉积速率，该速率高于现有溅射速率几倍，并利用这个方法实现上述的目的。用于涂敷光活性层的可能材料，尤其是可能的玻璃材料，是在以下的附图说明部分中给出。此外，在沿所述基片表面的水平方向和垂直方向上能够形成精确的结构。合适选取玻璃的汽相沉积参数，最好是用于设定的光学和热机械性能，可以施加结构化的玻璃层厚度在约为O. I μ m和最大为Imm之间。除了高的沉积速率以外，汽相沉积的另一个优点是基片的较低热应力，它能够利用光抗蚀剂形成第一涂层。涂敷基片的步骤是借助于旋转涂敷，喷射，电沉积和/或借助于至少沉积一个光敏抗蚀薄膜实现的。去掉抗蚀层的步骤是按照这样方式实现的，还去掉已施加到抗蚀层上的至少一个层。此外，光刻结构化的步骤包括掩模曝光和随后的显影。在一个实施例中，涂敷步骤包括借助于电子束PIAD过程，利用光活性层涂敷预结构化的基片。在这种类型过程中，引导附加的离子束到需要涂敷的基片上。所述离子束诱发基片表面上松散束缚粒子的释放，它最终导致基片上光活性层的密集和缺陷减小层。通过改变基片相对于涂敷源的取向，可以涂敷该基片的几个侧面，从而允许制作精密的光活性元件或组件。尤其是，施加所述光活性结构化到所述基片的底部和/或所述基片的顶部和/或所述基片的至少一个侧面上。可能的基片材料是在以下的附图说明部分中描述。取决于形成的组件或光活性元件，在一个实施例中，上述过程可以仅仅涉及单次重复以下的步骤 利用光敏抗蚀层涂敷基片，光刻结构化施加的层，借助于电子束PVD (电子束物理汽相沉积)，利用光活性层涂敷预结构化的基片，该光活性层包含选自至少由玻璃和金属构成的组中的材料，和去掉抗蚀层。取决于光活性元件的所需光学性质，例如，它的折射率，可以按照这样方式施加光活性层，该活性层包含沿垂直于基片表面的方向和/或沿平行于基片表面的方向恒定的层成分和/或变化的层成分。在附图的说明部分给出与变化层成分有关的更多细节。在一个具体的实施例中，上述过程的特征是多次重复以下的步骤利用光敏抗蚀层涂敷基片，光刻结构化施加的层，借助于电子束PVD (电子束物理汽相沉积)，利用光活性层涂敷预结构化的基片，该光活性层包含选自至少由玻璃和金属构成的组中的材料，和去掉抗蚀层。光活性第一层的厚度在约为O. I μ m和最大为Imm之间。取决于光活性第一层的结构，即，光活性第一层是由至少一个结构形成，光活性第一层的每个结构宽度约小于50 μ m， 最好是约小于20 μ m，更好的是约小于10 μ m。取决于光活性第一层的外观，例如，用于形成费涅耳透镜或费涅耳类型透镜，有不同宽度结构化的组合是必需的。这在以下的附图说明部分中作更详细的描述。如上所述，取决于光活性元件所需的光学性质，例如，它的折射率，利用光活性层涂敷预结构化的基片在每层中包含相同的材料或不同的材料。此外，可以按照这样的方式施加光活性层，该活性层包含沿垂直于基片表面的方向和/或沿平行于基片表面的方向变化的层成分。在一个实施例中，利用PVD过程中制成的玻璃涂敷材料，制作光活性层，尤其是， 其中借助于PVD过程中的电子束蒸发，施加所述光活性层。此外，借助于PIAD过程中的电子束蒸发，也可以施加所述光活性层。除了上述的过程以外，本专利技术还涉及ー种光活性元件，它包括基片和在所述基片上的至少ー个光活性第一层，其中第一层是由选自玻璃或金属的至少ー种材料制成，并有 光活性结构，最好是有聚焦结构。所述光活性第一层施加到所述基片的底部和/或所述基片的顶部。在一个实施例中，光活性第一层包含沿垂直于基片表面的方向和/或沿平行于基片表面的方向变化的材料成分。为了提供精致的光活性元件，例如，费涅耳透镜或费涅耳类型透镜，或基片上的光结构，所述光活性元件是有几个光活性层的阵列，其中几个光活性层的阵列在每光活性层中包含相同的材料或不同的材料。光活性元件中光活性结构的特征是它的制造方法，利用包括光刻掩模结构化的过程，其步骤是利用光敏抗蚀层涂敷基片，光刻结构化施加的层，借助于电子束PVD (电子束物理汽相沉积)，利用光活性层涂敷预结构化的基片，该光活性层包含选自至少由玻璃和金属构成的组中的材料，和去掉抗蚀层。基片的涂敷是借助于旋转涂敷，喷射，电沉积和/或借助于沉积至少ー个光敏抗蚀薄膜实现的。按照这样的方式去掉抗蚀层，还去掉已施加到抗蚀层上的至少ー个层。在光活性元件上，借助于电子束PIAD过程，利用光活性层涂敷预结构化的基片。 光刻结构化包括掩模曝光和随后的显影。取决于所需的性质，通过单次重复以下的步骤制作光活性元件利用光敏抗蚀层涂敷基片，光刻结构化施加的层，借助于电子束PVD (电子束物理汽相沉积)，利用光活性层涂敷预结构化的基片，该光活性层包含选自至少由玻璃和金属构成的组中的材料，和去掉抗蚀层。或在另ー个实施例中，通过多次重复以下的步骤制作光活性元件利用光敏抗蚀层涂敷基片，光刻结构化施加的层，借助于电子束PVD (电子束物理汽相沉积)，利用光活性层涂敷预结构化的基片，该光活性层包含选自至少由玻璃和金属构成的组中的材料，和去掉抗蚀层。借助于PVD过程，利用玻璃制成的涂敷材料，制作光活性层，尤其是，其中借助于 PVD过程中的电子束蒸发，制作光活性层。在另ー个实施例中，借助于PIAD过程中的电子束蒸发，制作光活性层。最好是，光活性元件是或包括费涅耳透镜或费涅耳类型透镜。此外，本专利技术包括一种有光活性结构的组件，最好是有由玻璃和/或金属制成的聚焦结构，其中借助于有上述过程特征的方法制作该结构。此外，可以利用合成材料，尤其是透明的合成材料。此外，本专利技术包括一种有光活性结构的组件，最好是有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
2004.12.08 DE 102004059252.7;2004.06.09 US 60/578,1.一种用于施加光活性结构化到基片上的方法，包括利用光刻掩模的结构化，其特征在于多次重复以下步骤 利用光敏抗蚀层涂敷基片， 光刻结构化施加的层， 借助于物理汽相沉积，利用光活性层涂敷预结构化的基片，该光活性层包含选自由玻璃和金属构成的组中的至少一种材料，和 去掉抗蚀层。2.按照权利要求I的方法，其中涂敷基片的步骤是借助于旋转涂敷、喷射、电沉积和/或借助于至少沉积一个光敏抗蚀薄膜实现的。3.按照权利要求I或2的方法，其中光活性结构化被施加到所述基片的底部和/或所 述基片的顶部。4.按照权利要求I或2的方法，其中去掉抗蚀层的步骤是按照这样方式实现的，即还去掉已施加到抗蚀层上的至少一个层。5.按照权利要求I或2的方法，其中涂敷步骤包括通过热或电子束蒸发的蒸发沉积，利用光活性层涂敷预结构化的基片。6.按照权利要求I或2的方法，其中涂敷步骤包括借助于电子束PIAD过程，利用光活性层涂敷预结构化的基片。7.按照权利要求I或2的方法，其中光刻结构化步骤包括掩模曝光和随后的显影。8.按照权利要求I或2的方法，其中光活性层是按照这样方式施加的，即该光活性层包含沿垂直于基片表面的方向和/或沿平行于基片表面的方向变化的层成分。9.按照权利要求I或2的方法，其中利用光活性层涂敷预结构化的基片在每层中包含相同的材料或不同的材料。10.按照权利要求I或2的方法，其中光活性层是按照这样方式施加的，即该光活性层包含沿垂直于基片表面的方向和/或沿平行于基片表面的方向变化的层成分。11.按照权利要求I或2的方法，其中通过PVD过程利用涂敷材料制作光活性层，该材料是由玻璃制成。12.按照权利要求I或2的方法，其中借助于PVD过程中的电子束蒸发，施加光活性层。13.按照权利要求I或2的方法，其中借助于PIAD过程中的电子束蒸发，施加光活性层。14.一种光活性元件，包括基片和在所述基片上的至少一个光活性第一层，其中该第一层是由选自玻璃或金属中的至少一种材料制成并有光活性结构，其中通过包括利用光刻掩模的结构化的过程制作光活性结构，其特征在于多次重复以下步骤 利用光敏抗蚀层涂敷基片， 光刻结构化施加的层， 借助于物理汽相沉积，利用光活性层涂敷预结构化的基片，该光活性层包含选自由玻璃和金属构成的组中的至少一种材料，和 去掉抗蚀层。15.按照权利要求14的...

【专利技术属性】
技术研发人员：迪特里希·蒙德，克劳斯·迈克尔·海莫尔，
申请(专利权)人：肖特股份公司，
类型：发明
国别省市：