CN1781036A - 包括亚微米空心空间的部件 - Google Patents

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Abstract

一种光学部件或一种分析平台，包括一个衬底、一个在衬底(3)上的微结构阵列和由相邻微结构的侧壁形成的微通道(15，15’)，微通道的宽度作为离衬底的距离的函数而变化，在至少一个距离间隔内，该宽度随离衬底的距离的增大而连续地减小。在一个用于产生这样一种部件或这样一种平台的方法中，一个具有表面微结构阵列的衬底在蒸汽处理中这样涂层，使得涂层机构的遮蔽影响使微结构侧壁上部的至少一部分宽度变窄，由此形成至少部分埋置的微通道。

Description

包括亚微米空心空间的部件
发明背景
本发明涉及包括埋置的微通道的光学部件和分析部件。本发明也涉及生产此种光学部件和分析部件的方法。本发明也涉及这些光学部件和分析部件的使用。
包括微米或亚微米表面结构的光学部件得到广泛应用。与此种部件有关的光学领域为衍射光学。在不同的产品中最著名的代表性产品之一是光盘，后者粗略地说是一种在涂有金属的塑料衬底中的光栅结构。其它例子是防反射光栅、光栅耦合器和丝栅极偏振器以及微电机械系统和谐振光栅装置。
这些系统中的许多需要涂层，或者是为了增强其光学性能，或者是为了与表面产生电接触，或者是为了保护这些结构。在通常用于此类结构的涂层中，有不同的四类：
·保存涂层：需要利用一薄的均质层覆盖表面的所有部分，主要保存表面结构(见图1a)。
·填充涂层：需要完全填充这些结构的涂层。这类涂层可以进一步细分为需要在涂层表面上再现表面轮廓的涂层(见图1b左边)和需要涂满该结构的涂层(见图1b右边)。
·选择涂层，仅需对该结构的一些部分进行涂层。其它部分需要避免涂层(见图1c)。
·覆盖层：只覆盖该结构而并不穿透谷槽的涂层，即遮盖或埋置这些结构而留下结构内的系数分布主要未变(见图1d)。
保存涂层的目的是至少基本上保存该表面结构。涂层需要原则上均质的厚度而与该表面的细部取向无关。这例如可用化学汽相沉积法(CVD)来实现，其中待涂层的表面受到化学激活而一种化学反应导致将物质以均质方式沉积在衬底的每一部分上。
为了实现填充涂层，也可使用化学汽相沉积法。但是，因为微粒的沉积强烈依赖于所用的反应气体的通量而小的结构产生紊流比及通量的非均质，所以可能出现涂层厚度的不均匀。此外，因为沉积速率(定义为每单位时间沉积的微粒数)正比于一个区域中存在的表面，所以这类涂层技术往往非常有效地涂满该结构。如果该结构准备在涂层中再现(见图1b)，那么就不能使用这一类填充技术。
也可以使用其它技术如溅射来填充这些结构。但是，特别是对于具有小的细部孔径和大的纵横比(纵横比＝相对于最小细部孔径的该结构的深度)，这常常是十分困难的，因为自衰减的遮盖影响导致向外突出的结构和涂层的不均匀厚度。注意：这个问题对半导体器件的涂层是众所周知的。如DE 197 02 388中所述，带有小的细部孔径的半导体器件的溅射工艺刚巧显示出上述缺点。
为了实现选择涂层，可以从一个多多少少较远的点源进行蒸发。如果该工艺这样实现，使得涂层微粒的平均自由路程大于从该点源到待涂层衬底的距离，那么该涂层将是一种有方向的工艺，从而确定微粒运动的方向。如果该方向平行于衬底的法线，那么将几乎没有微粒沉积在这些结构的垂直界面上。
有时表面结构需要保存而主要是垂直表面需要涂层。在这种情况下可以使用准直装置。然后甚至可以使用溅射层，如US6,210,540中所公开的。这里一个涂层机械地屏蔽掉沿平行于衬底法线方向传播的微粒流。涂层区限于微粒流与待涂层衬底的法线成斜入射角的区域。
注意：在这种情况下，高百分比的涂层物质沉积在掩模上，因此不能成为衬底上的涂层。这造成低沉积速率及溅射靶使用的低效率。
有时使用与遮蔽影响组合的倾斜方向选择涂层来产生衬底顶部上的蚀刻掩模，只覆盖上部而留下结构的下部不受保护并对后随的蚀刻程序敞开。这也可以或者用点源和涂层微粒的充分平均自由路径或者用准直掩模来完成。
对于覆盖层情况十分不同。这些层主要用于保护下面的结构，没有一种上述方法不经导致额外生产费用的重大修改就能使用的。该技术的状态说明，例如对于US6,288,840中公开的埋置的丝栅极偏振器需要此种结构。但是，没法说能如何实现此类盖片。在当今的应用中，常常利用机械地粘合在这些结构上的薄玻璃盖片来保护这些结构。注意：在许多情况下，在结构区中不能使用胶粘剂，因为这将填充这些结构并影响装置的光学性能。此外，为了完全保护这些小细部，常常必须密封此类装置。这在实现时非常花钱并常常不能避免玻璃片的不利的光学影响。
从上面的描述很清楚，按照上述先有技术的程序，并不知道如何实际上覆盖这些微结构而不会几乎完全填充结构中的槽。例如对于如US 6,288,840中讨论的丝栅极偏振器，需要金属杆之间的槽形成空心空间，因为光栅槽中折射系数的增大直接影响部件的性能。但是如US6,288,240中所讨论的，使用一个埋置的丝栅极偏振器是有利的。如US 6,288,840中所讨论的，这样一种偏振器包括一个第一层、一个第二层与一个夹在第一层和第二层之间的平行隔开的长形元件的阵列。本发明人提到，在一个优选的实施例中，槽中的物质将是空气或真空，但为实用起见，也可使用其它物质。结论是：埋置的槽结构的实现是不实际的。
发明概要
本发明的目的是克服上述现有技术中的问题。本发明的目的是公开实际上可以实现的带有埋置的微米或亚微米范围中的预定几何形状的空心空间或通道或体积的部件的设计。作为微米或亚微米范围中的预定几何形状的空心空间或通道或体积的集体术语，将使用术语“微通道”。本发明的另一目的是公开一种生产此种部件而不会牺牲实用性和有效性的方法。本发明的又一目的是公开多种以此种装置为基础的光学系统和/或分析系统。
上述现有技术的问题是通过独立的权利要求的主旨而克服的。本发明的另一些有利的实施例的细节形成那些不独立的权利要求。
光学部件是包括用于以预定方式特殊地影响电磁场的机构的部件，此时这样一个电磁场建立在该光学部件内或在其边界上。
在本发明的一个实施例中，一个光学部件包括：
一个衬底；
一个在该衬底上的微结构的阵列；以及
由相邻微结构的侧壁形成的微通道，微通道的宽度作为离衬底的距离的函数而变化，在至少一个距离间隔内，所述宽度随离衬底的距离的增大而连续地减小。
微通道的宽度随离衬底的距离的增大而变窄得到实现这一事实的后果是，微结构对环境的开放较小而因此得到保护，因为大的污物或尘土微粒受到防止而不能侵入微通道。
在本发明的另一实施例中，至少所述阵列的一些微结构包括一个中心线，该中心体在其顶部涂敷了一个膜层，所述膜层至少部分覆盖该中心体的侧壁，由此形成一个这样延伸在中心体顶部上的微结构侧壁几何形状，使得所述宽度在中心体顶部上方有一局部最小值。
该中心体的物质可以不同于该膜层的物质。这样做的好处是，中心体的几何形状可以选择为矩形，与微通道中的空气一起产生一种光学效果。该膜层可以选择为刚巧使膜层区内的微通道宽度变窄而不对所述光学效果产生负面影响，但是保护了中心体的微通道构型。因为该膜层使该宽度变窄，所以在中心体顶部上方实现至少一个局部最小值。该至少一个局部最小值可以是对应的微通道的宽度的一般最小值。
在本发明的光学部件的另一实施例中，该局部最小值等于零，而微通道完全与该部件的环境隔开。
利用这样一种部件，这些微通道完全受到保护，甚至可能进一步全面涂层或进一步处理，例如将该装置粘结在玻璃棱镜之间而不接触这些微结构和扰乱其性能。
本发明的实施例之一的一个附加的特点可以是，所述元件至少近似地有长杆的形状并至少局部地形成一个周期性光栅结构。
取决于相对于所用波长的光栅周期，周期性光栅结构可以用作衍射光栅、防反射光栅或(除此以外)双折射涂层。其性能强烈地取决于光栅槽中的物质。利用上述实施例，可以实现这样一种光栅结构来作为不损失光学性能的埋置结构，因为光栅槽中的系数分布几乎保留。为了给出一个例子，这可以用于实现一个丝栅极偏振器。
在本发明的另一实施例中，该局部最小值至少接近于零而实现一个至少几乎闭合的微通道。
该最小值可以选定为小到5nm甚至更小。按照本发明的实现此类部件的工艺能够非常精确地控制微通道宽度的最终最小值。
在本发明的另一实施例中，该中心体包括一个带有至少一个金属层的第一层系统而该膜层包括一个带有至少一个介电层的第二层系统。
这使得能够将熟知的薄膜多层叠合件的光学效果与微结构的优点相结合。
分析平台是至少包括用于操作流态、气态或固态测量样品的辅助机构的部件，此时这种测量样品存在于这些部件的表面中或表面上。
在本发明的一个实施例中，一种分析平台包括：
一个衬底；
一个在衬底上的微结构阵列；
微通道，其宽度作为离衬底的距离的函数而变化，在至少一个距离间隔内，所述宽度随离衬底的距离的增大而连续地减小。
在本发明的另一个实施例中，该分析平台设计用于过滤从液体出来的给定粒径的微粒。在该实施例中，所述在所述距离间隔内的或大于该间隔的最小线度等于或稍许小于一种液体的待滤出微粒的最小线度。
一种按照本发明所述的用于过滤从液体出来的给定粒径的微粒的方法包括下列步骤：
-提供一个分析平台，包括：
一个衬底；
一个在该衬底上的微结构阵列；
微通道，其宽度作为离衬底的距离的函数而变化，在至少一个距离间隔内，所述宽度随离衬底的距离的增大而连续地减小，其中在所述距离间隔内的或大于该间隔的所述宽度的最小线度等于或稍许小于准备从液体过滤出的微粒的最小线度。
-将该待过滤的液体外加在该平台的表面上；
-利用毛细管力使待过滤的液体进入微通道并防止待过滤出的微粒进入微通道；
-利用毛细管力、重力和离心力中的至少一种来扩散出过滤的液体而沿微通道进入该分析平台的没有待过滤的液体外加到该表面上的区域中。
在本发明的另一实施例中，一种用于产生一至少部分埋置的微通道的阵列的方法包括下列步骤：
提供一个衬底；
在所述衬底上外加表面微结构；
引导所述衬底进行汽相处理；
利用物理汽相沉积技术在所述微结构上沉积一个膜层，以便将涂层微粒引导到所述微结构上；
利用涂层机构的遮盖影响来使微结构的侧壁上部宽度的至少一部分变窄，由此形成至少部分埋置的微通道。
总结本发明，埋置的微结构的阵列包括一种膜层物质，该膜层物质不仅如现有技术中所示覆盖住微结构的顶部，而且至少部分覆盖住待埋置的微结构的侧壁。本发明的主旨是，该侧壁涂层形成一个这样延伸在该起初未涂层的结构的顶部上的侧壁，使得在初始中心体顶部上方的侧壁延伸部有一最小值。这最小值可以是零，使微通道完全与环境隔开。对于半导体部件隔开完成中的许多应用，这样一种微通道是利用标准的溅射技术偶然地制造的。在这些应用中，投入巨大的努力和额外的处理来避免此种结构。在该光学部件和/或分析平台的布置中包括此种结构是本发明的一部分。也成为本发明一部分的是，中心体及其膜层能够包括具有不同光学常数的物质的层系统即一个多层叠合件，并能够选定这些层系统的布置，以便增强光学性能或增加补充的特性即光学特性、化学特性或机械特性。
也成为本发明一部分的是，操纵到达待涂层的衬底表面的涂层微粒的角沉积速度，以便实现延伸的侧壁涂层。本发明的主旨是利用涂层条件的选择来以确定的方式影响该角沉积速率和避免使用涂层掩模。
附图简述
图1a是具有现有技术保存涂层的结构的截面图；
图1b是具有现有技术填充涂层的结构的截面图；
图1c是具有现有技术选择涂层的结构的截面图；
图1d是具有现有技术覆盖层的结构的截面图；
图2a是按照本发明的具有与环境隔开的微通道的涂层结构的截面图；
图2b是按照本发明的具有结构涂层叠合件和具有连接到环境的微通道的涂层结构的截面图；
图2c是按照本发明的具有形成细长通道的微通道涂层结构的截面图；
图3示意表示一种涂层程序的三个快速拍摄的画面：a)衬底移向涂层源，b)衬底接近涂层源，c)衬底移过涂层源；
图4是一种带有连接到环境的微通道的结构的截面图，a)填充空气，b)填充液体；
图5是一种带有连接到环境的微结构的用作分析平台的结构，a)截面图，b)顶视图。
发明详述
现在参照附图，其中讨论本发明的各种元部件和优选实施例。
A.装置
图2中例示一个具有埋置的微通道15、15’的部件1。该部件1包括衬底3、光栅区G和涂层区C。光栅区G包括第一结构区域5和第二结构区域7。第一结构区域5包含与空气不同的物质。第一结构区域5或者可以包含一种介电物质或介电物质层的组合，或者可以包含一种金属或不同金属层的组合。它也可以包含介电层和金属层的组合。
第二结构区域7包括微通道15、15’的下部。在涂层区C的第一结构区域5的顶部上为涂层9。如可从图2看到，至少第一结构区域5的侧壁的上部由侧壁膜层11覆盖住。相对于涂层9和侧壁膜层11，第一结构区域形成至少部分封闭的中心体。第一结构区域5与光栅区G中的侧壁膜层11和涂层区C中的涂层9一起形成微结构。相邻的微结构形成微通道15、15’的侧壁。
光栅区G内微通道15、15’的至少在由侧壁膜层11形成的上部中的侧壁连续地延伸到涂层区C中，形成微通道15、15’的上部的侧壁。微通道15、15’的上部的截面具有瓶肩的截面形状。图2a中该瓶颈完全封闭，因此微通道15与环境隔绝。但是，如图2b中所示，微通道15也可通过连接通道17连接到环境。在任何情况下，微通道15、15’的宽度作为离衬底的距离的函数而变化，并在至少一个距离间隔内随离衬底3的距离的增大而连续减小。
外加到衬底上的一个大数目(大于5)的隔开的微通道形成微通道15、15’的一个阵列，其中相邻微通道的距离最多几微米。
至少第一结构区域5的侧壁的上部覆有侧壁膜层11。按照本发明，生产此种部件的工艺甚至可以避免涂层第一结构区域5的下部。
如已经提到的，像图2b中所示，可以通过连接通过17将微通道15、15’连接到环境。如果一滴液体加到膜层区顶部，覆盖至少两个微结构并因此密封至少一个连接通道17，那么微通道15、15’可以充满一种液体，然后毛细管力将该液体拉入至少一个微通道15、15’。作为例子，该液体可以是一种金属熔体或生物样品。连接通道17的宽度决定允许进入微通道15、15’的微粒的粒径。这种过滤效果可以用于将在下面进一步说明的分析应用中。
图2b中还示出有可能让涂层区C包括一个构造的多层叠膜层件9’。如果按照本发明的部件是一个光学部件，这是特别有利的。该构造的多层叠置件9’可以这样设计，使其作为一个防反射层而起作用，值得提到的是，在大多数情况下，使用透明玻璃衬底如石英或BK7或透明塑料衬底(如聚碳酸酯或PMMA)是有利的。另一种可能性是在该结构上实现一个彩色滤光器或中性密度滤光器。在微结构和微通道15、15’的尺寸为撞击该光学部件上的电磁波长的量级或小于该波长的情况下，可以应用严密的衍射理论或有效的介质理论，以便模拟光学特性和使涂层结构的布置最优化。如图2a中所示，如果封闭连接通道17，构造的多层叠置件可以覆盖一层未构造的多层叠膜层件。此外，可以实现在衬底3和光栅区G之间包括衬充的多层叠膜层件的部件。
图2C中示出一个部件，其中第二结构区域7的底部这样涂层，使得微通道15’形成细长通道。这里再一次可以使用毛细管力来用一种液体填充这些通道。
B.制造
如上讨论的，先有技术说明，应用于小而深的结构的标准的溅射技术在大多数情况下导至空心空间(DE 197 02 388)，而该技术的专业人员试图避免这些空心空间。本发明的主要目的是这样控制衬底上微粒沉积速率的角分布，以便实现这些引向微通道15、15’的空心空间的良好确定的形状。这些涂层微粒的角分布取决于数目不同的涂层参数。
角分布取决于目标结构的是晶态、多晶态还是非晶态。它也取决于目标几何形状的是平面还是曲面。角分布也取决于例如通过一个准直的或聚焦的激发光束通常从目标源激发多少微粒以及该激发光束的入射角是钝角还是锐角。涂层微粒的角分布还取决于使用何种激发光束(如果有的话)，其中有可能是气体、离子、电子、激光。
一旦微粒从靶受到激发，取决于气体压力、所用气体的原子质量、气体流量和(一定程度上)气流的取向、存在一定的散射概率。散射概率也取决于微粒在击中衬底之前必须行进的路径。
在其有待涂层的第一结构区域5的衬底以近距离通过靶(见图3a～3c)的涂层程序中，功率调制或等离子体频率的调制能够影响撞击衬底上第一结构区5的涂层微粒的角分布。该角分布决定微结构的最终几何形状并因此也决定微通道15、15’的几何形状。
第一结构区域5的侧壁的遮蔽效应对该工艺起重要作用。作为例子，我们研究一个具有表面光栅结构的衬底。该光栅结构包括层状的第一结构区域5，其中光栅区G为500nm厚，而第一结构区域5以及第二结构区域7的厚度为250nm。第二结构区域7有一500nm/250nm＝2的纵横比(纵横比是细部高度对细部宽度之比)。我们将非锥形平面定义为由光栅矢量和衬底表面上法线所扫描的平面。撞击在光栅区G上或其中的涂层微粒的传播矢量可以具有平行于该非锥形平面的矢量分量。如果我们将涂层限制于该矢量分量对衬底平面上法线倾斜45度或更大的涂层微粒，那么只有侧壁的上半部受到涂敷。这是因为侧壁的下半部受到相邻的微结构的对置侧壁的遮蔽。这种影响甚至是自衰减的，因为随着侧壁上半部的涂层厚度的增大，涂层侧壁之间的距离减小，因而遮蔽影响增大。
图3表示，遮蔽影响是如何利用三个典型的涂层快速拍摄画面而在实际上实现的。涂层源21包括一个产生涂层微粒的靶。结构衬底23这样固定在转动的衬底安装架27上，使得在转动的安装架的位置3b中，结构表面面对该涂层源，而光栅线至少几乎平行于转动的安装架的转动轴。只要该衬底直接在靶的前面(见图3b)，涂层过程就能够断开。在对应于图3a和图3c的位置期间涂层过程的接通形成以对称方式优先涂敷第一结构区域5的侧壁以及区域5的顶部。在只对应于3a或3c的位置中的涂层过程的接通造成侧壁的非对称涂层。注意：如果第二结构区域7的纵横比足够高，特别是高于1，那么在所有三个位置3a、3b、和3c期间接通涂层过程也可能导致遮蔽影响。可以以连续方式选择不同的沉积速率，这意味着该过程不限于一个通半字线断台阶函数：沉积速率更可以是一个可选择的连续函数。而且，对于非对称涂层，如果例如使用两个不同的靶(未示出)，可以在一侧涂层一种物质，而在另一侧涂层另一物质。这产生了制造(例如)高效炫耀光栅(如非对称光栅)的可能性。
为了控制沉积速率，可以应用功率调制技术。另一种可能是改变等离子体频率。发明人发现，将等离子体频率增加到某个频率上限会减小沉积速率，而在该上限(100Hz或以上)以上，沉积速率基本上为零。因为需要快速变化沉积速率(同步于衬底运动)，所以使用这种高频效应是有利的。注意：与美国6,210,540相反，不需要对靶进行屏蔽。
一旦已经对不同的工艺参数评估涂层微粒的可能的角分布，就可以例如以微粒的传播、散射和沉积模型为基础来模拟作为待涂层的结构衬底表面上位置的函数的衬底上的沉积。不同的工艺参数导致不同的涂层几何形状，该几何形状也取决于衬底中微结构的实际几何形状。以这些模拟为基础，可以决定最佳的涂层策略，可能包括微粒沉积速率的角分布的动力学调整。因此，在涂层过程期间，与涂层微粒沉积速率的角分面的主动的动力学控制一起，采用涂层物质的类型及其微粒的能量来实现所要的涂层几何形状。例如，对于由光栅周期远小于电磁领域波长的光栅结构组成的光学部件，该部件用零级光栅照明，在大多数情况下，光学性能显示出轻微地依赖于光栅周期，只要该周期远小于该波长。因此，该光栅周期可以相当自由地选择并对应于涂层要求来采用。较小的光栅周期与光栅区G的同等厚度一起形成第一结构区域的较大的纵横比。
C.应用
有很多应用包括埋置的微通道的部件的系统。有可能区分其中微通道仍然填充空气的系统和其中包括填充空气的微通道的部件是一种中间产品而在最终系统中微通道填充了不同于空气的物质的部件。
a)其中微通道仍然填充空气的应用
i)在光学涂层技术中，有用的光学涂层物质的范围是有限的。对于MgF2，作为有用的硬涂层物质的折射系数下限为约1.38。有一些折射系数小的物质，但是这些物质通常形成软的涂层而使用不广泛。
对于介电亚微米光栅结构，众所周知，如果光栅周期显著地小于所用的波长，那么光栅层用作一种带有人造折射系数的人造物质。该折射系数有些像在该光栅层中使用的物质的平均系数。已知的“有效介质理论”(在零级光栅的范围内)允许确定该人造折射系数。由于这点，带有显著小于MgF2的系数的折射系数的稳定的人造涂层是可能的。
考虑一种在一带有叠层的第一区域区域和叠层的第二区域结构的衬底上的零级二元光栅结构。该第一区域结构填充MgF2而第二区域结构是空的或填充空气。人造折射系数将远小于纯MgF2的系数，取决于工作循环，后者是光栅的第一区域结构对光栅周期之比。这些结构是熟知的，但是直到现在，由于难以全面涂敷该表面结构而不填充第二区域结构，因此制造以这样一种非常小的系数的物质为基础的多层结构是不实际的。利用本发明的程序，现在可以实现埋置的微通道。第二区域结构的大部分仍然是空的或填充空气。因为该结构能够完全封闭，所以可以涂敷附加的连续的或结构的层。
ii)双折射层
对于一维的零级光栅结构，上述有效介质理论导致一个与取向有关的有效系数。平行于光栅线的有效系数与垂直于光栅线的有效系数不同。以本发明为基础，现在可以实现多层叠合的双折射层。这使得可以设计和制造不依赖角度的宽带偏振劈光器、非偏振彩色滤光器和不依赖角度的介质镜。
作为一个较特殊的例子，这儿讨论创造一种不依赖角度的偏振劈光器。对于非锥形入射，光能够在TM偏振光和TE偏振光中正交地分离。对于TM偏振光，电场矢量在入射平面内振荡，入射平面是以前定义的非锥形平面。对于TE偏振光，电场矢量垂直于入射平面而振荡。偏振劈光器的基底是折射系数为1.48的石英衬底。在该石英衬底上实现一个TiO2基底的介电零级光栅，其工作循环这样选择，使得对于TM偏振，人造系数对应于n(TM)＝1.48。因为这是一维的光栅结构，所以TE偏振光的人造系数将远远大于。按照本发明的程序，该光栅结构覆盖一个折射系数接近n＝1.48的SiO2涂层。另一TiO2光栅应用于最好具有如前那样的同样工作循环而导致同样人造系数的系统。利用这样一种方法，可以建造一个多层叠合件。如果该覆盖物质也是石英，那么TM偏振光将始终面对一个接近n＝1.48的折射系数。相反该TM偏振光将在一具有交错的大小系数层的多层系数中传播。这些层的厚度可以调整到使TE偏振光非常有效地反射，而TM偏振光将非常有效地透射。显然可以设计各层的厚度，以便仅反射一部分入射光，导致依赖于偏振劈光器的波长，例如可用于一种图象投影设备。可以使用其它透明的衬底物质如玻璃，特别是BK7、SF1、SF2或塑料。如果是那样，需要调整各结构和各层的布置。
iii)简单的全面涂层
一个广泛的问题是，向环境敞开的微米或亚微米表面结构由于灰尘擦痕或其它环境影响而易受损伤。这对于以一维零级光栅结构为基础的具有填充第一结构区域的细金属丝和仍然填充空气的第二结构区域的所谓丝栅极偏振器来说，特别真实。按照现有技术来涂层丝栅极直接影响偏振器的光学性能，因为这会用涂层物质填充第二结构区域。按照本发明利用全面涂层来涂敷这些丝栅极偏振器能保护这些几乎不填充第二结构区域的结构。在相对于光学特征设计布置期间考虑全面涂层甚至有可能改进光学性能，特别是如果该全面涂层包括一个多层叠合件，通常是一个交错物质的介电叠合层。另一方面是，银将是这些金属栅极选择的材料。但是，没有保护而暴露于环境的银在很短时间内降低品质而导致较低的光学性能。这就是为什么通常用铝作丝栅极原因。涂层银光栅而没有填充第二结构区域或没有完全填充它们以便在环境上保护银的可能性使得有可能在此种用途中使用银丝栅极。在这种情况下，将(薄的)侧壁膜层11向下延伸到微通道15、15’的底部以便额外地保护含银的第一结构区域，可能是有帮助的。
b)其中按照本发明的部件为中间产品的应用
在光栅结构中实现通过细的连接通道而连接到环境的微通道的可能性产生了用液体填充微通道的可能性。该填充过程能够以毛细管力为基础。
i)丝栅极偏振器
如图2中所示，微通道15、15’有不同的可能布置。在某些情况下，其形状接近于金属丝应当有的最佳形状，以便有效地透射一个偏振而反射其它偏振。这样一种优选的形状是一种其中顶部上的丝形成一个长的连接通道17的结构，而底部具有一个或多个锐边19的形状，如图4a中对微通道所示。注意：第一结构区域5的物质、涂层物质和衬底物质可以是相同的。在装置的密封连接通道17的顶部上现在可以外加一种金属熔块或溶剂，因而毛细管力将该液体拉入微通道。因此，微通道现在填充液体37，这些液体形成具有最佳几何形状的丝栅极，如图4b中所示。一旦液体37处在微通道中，液体能变为其固态，例如通过冷却一熔体(如果给出的话)。
ii)带有液体的应用
同一毛细管力可以用于在一个二维部件上将一液体(或更一般的化学试剂或反应产物)从点A拉到点B(见图5)。点A可能在一种方式中是具有功能的，也即其功能可能是限制一种试剂，例如通过一种在本发明的光栅上的疏水全面涂层来实现，在光栅上可以沉积一滴液体。它还可以用作过滤器，例如用于从待分析的液体过滤血液的固体成分或沉淀的肽。该具有微通道的光栅结构因此用作通到发生化学反应的点B的输送介质。此处该表面例如可以覆盖一种能与该液体反应并例如在一荧光检测方案中检测的化学品。在一优选实施例中，在该装置上的点A和点B或其它点中，光栅的全面涂层和该表面的化学敏化作用是相互有差别的。
当然，这不限于其中有输运区的两个点A和B，而可以延伸到一个点的阵列。
这些点的尺寸可以选自曲型线度为0.05mm～5mm。当然，除了生物化学反应外，这也可以延伸到其它方面。
为了给出一个较特殊的例子，描述一个用于过滤液体中微粒的分析平台(见图5)。选择连接通道宽度的可能性产生了过滤分散在液体33中的微粒35的可能性。如果例如一个含有粒径大于入口通道宽度的微粒35的液滴分散在该装置上，那么由于毛细管力，液体33将被吸引到这些通道中并沿这些通道向外散布在离开液滴初始位置的区域中。在该装置上可以分析残余的较大的微粒。这些通道中的纯液体可以分别受到分析。
连接通道的宽度可以非常精确地选定。因此可以分开堵塞在连接通道中的大微粒和能够进入微通道的较小微粒。利用本发明的生产工艺，可以实现沿这些微通道的梯度特性。实现这一点有不同的可能性：一种可能性是在衬底上实现在其间带有空的第二区域结构7的长形元件区域结构5，第二区域结构7的宽度和/或深度在几微米范围内或更小，而第二区域结构的宽度沿该长形元件的长度的至少一部分连续变化。按照本发明涂敷第一区域结构5形成微通道，沿微通道长度的至少一部分具有可变的宽度。另一种可能性是通过引入一个在作为衬底上沿该长形元件的位置的函数的涂层参数中的梯度而实现微通道宽度的变化，并由此相对于衬底上沿该长形元件的位置引入这些涂层微粒的角分布的函数关系。这种在微通道中实现梯度特征使得能够例如使不同尺寸的微粒彼此进一步分开。
在本发明的另一应用中，该分析部件用作膜特别是生物膜的稳定机构，这种稳定提供膜在空气或液体中的自由放置区域。为了达到这一点，本发明的一个分析平台与宽度明确界定的连接通道17一起使用。该膜直接或间接安置在分析平台的覆盖层C的顶部上。膜的一部分连接在膜层9的表面上或至少与该表面间接地接触。膜的自由放置部件覆盖住连接通道17。在一些情况下，甚至可能稳定未涂层的第一结构区域上的膜，但是按照本发明涂层第一结构区域能够直接而精确地控制自由放置部分的宽度。如果这些自由放置部分包括膜特别是生物膜的蛋白质或感受器或其它功能机构，那么就可能研究一个几乎未受扰乱的系统的反应和/或动力学。可以在两侧面上向自由放置部分的膜外加液体：在连接于微通道的侧面上和在膜的与微通道对置的另一侧面上。在一个侧面上的液体可以不同于另一侧面上的液体。例如可以实现不同浓度的离子和可以研究扩散过程。
在某些生物过程中，特别物质在膜的一个侧面上的穿透导致在膜的另一侧面上的特定反应。例如一种特定物质从环境耦合到膜上能够例如形成一种离开膜而扩散入微通道的能够被分析的指示信息的物质。在某些情况下，这导致pH值的变化，pH值的变化能够导致液体颜色的变化，后者能够用不同的光学方法来检测。
为了分析的目的可以采用不同的光学方案。例如第一结构区域5可以形成波导管。这些波导管可以这样设计，使得在该波导管中传播的光在微通道15、15’中建立一个消散场。图5b中额外示出耦合光栅31，用于耦合出入波导管的光。光栅也可以用于耦合从空心空间出来的光。通常这允许例如检测有荧光标记的微粒。该装置甚至能够更一般地进行标记检测以及无标记检测。
已经示出，在亚微米结构的基础上可以实现多个带有埋置的微通道的部件。通常此种结构是带有20nm～1μm之间典型特点尺寸的周期性结构。深度范围通常为5nm～3μm。但是这些数字只代表典型值；其它尺寸也是可以的。选择适合于实际上可以生产的微通道的几何尺寸的光学部件和/或分析部件的布置的基本思想已在本公开内容的各处的不同例子中予以描述。此外，本公开已经说明，这些微通道的几何尺寸如何能够通过特定的涂层技术而受到影响。已经对此种具有填充空气及填充某些其它物质的微通道的部件的应用给出了例子。这被提到由于毛细管力而是可能的。但是显然也可以应用其它力，如压力、磁力或电力，除了毛细管力外，也可以通过相对于一个平行于表面法线的转动轴转动该装置而利用离心力，以便拉动微通道内的液体离开它们进入微通道的点。
显然本发明的范围超越为了例示的目的而给出的例子。显然在本发明的范围内在衬底3和光栅区G之间以及在衬底3的背侧上或在覆盖区C的顶部上可以有单个叠合件或多层叠合件。这些叠合件可以用来引入应力补偿层、增强光学性能、引入导电层或其它电学、光学、力学和/或化学效应。
         标号索引
1                     部件
3                     衬底
5                     第一结构区域
7                     第二结构区域
9                     涂层
9’                                        多叠层涂层
11                    侧壁膜层
15                    微通道
15’                                       微通道
17                    连接通道
19                    尖锐边缘
21                    涂层源
23                    结构衬底
27                    转动的衬底安装架
31                    耦合光栅
33                    液体
35                    微粒
37                    填充在空心空间中的
                      金属
G                     光栅区
C                     涂层区
A                     点
B                     点

Claims (12)

1.一种光学部件，包括：
一个衬底；
在该衬底上的一个微结构阵列；以及
由相邻微结构的侧壁形成的微通道，该微通道的宽度随离该衬底的距离而变化，在至少一个距离间隔内所述宽度随离衬底的距离的增大而连续地减小。
2.一种最好如一权利要求所述的特别是如权利要求1中所述的光学部件，其特征在于，所述阵列的至少一些微结构包括一个中心体，在该中心体的顶部涂有一膜层，所述膜层至少部分覆盖住该中心体的侧壁，由此这样形成一个延伸在该中心体顶部上的微结构侧壁几何形状，使得所述宽度在该中心体的顶部上方有一局部的最小值。
3.一种最好如一权利要求所述的特别是如权利要求1或2中所述的光学部件，其特征在于，该宽度的局部最小值是该对应微通道的普遍最小值。
4.一种最好如一权利要求所述的特别是如权利要求1～3中之一所述的光学部件，其特征在于，所述局部最小值等于零，而该微通道完全与该部件的周围隔开。
5.一种最好如一权利要求中所述的特别是如权利要求1～4中之一所述的光学部件，其特征在于，所述局部最小值至少接近于零，而且实现一个至少几乎闭合的微通道。
6.一种最好如一权利要求所述的特别是如权利要求1～5中之一所述的光学部件，其特征在于，该中心体包括一个带有至少一金属层的第一层系统，而该膜层包括一个带有至少一介电层的第二层系统。
7.一种平台，特别是一种分析平台，包括：
一个衬底；
在该衬底上的一个微结构阵列；
一些微通道，该微通道的宽度随离衬底的距离而变化，在至少一个距离间隔内所述宽度随离衬底的距离的增大而连续地减小。
8.一种如权利要求7中所述的用于过滤出一液体中给定粒径的微粒的分析平台，其特征在于，在所述距离间隔内的或大于该间隔的所述宽度的最小线度等于或稍许小于准备从一种液体中过滤出来的微粒的最小线度。
9.从一种液体中过滤出给定粒径的微粒的方法，包括下列步骤：
-提供一个平台，包括：
一个衬底；
在该衬底上的一个微结构阵列；
一些微通道，该微通道的宽度随离衬底的距离而变化，在至少一个距离间隔内所述宽度随离衬底的距离的增大而连续地减小，其中，在所述距离间隔内的或大于该间隔的所述宽度的最小线度等于或稍许小于准备从一种液体中过滤出来的微粒的最小线度；
-将待过滤的微粒外加到该平台的一个表面上；
-利用毛细管力使待过滤的液体进入微通道并防止待过滤出的微粒进入微通道；
-利用毛细管力、重力和离心力中的至少一种来扩散出过滤的液体而沿微通道进入平台的其中设有待过滤的液体外加到该表面上的区域内。
10.用于产生一个至少部分埋置的微通道的阵列的方法，包括以下步骤：
提供一个衬底；
在所述衬底上外加表面微结构；
引导所述衬底进行蒸汽处理；
利用物理蒸汽沉积技术在所述微结构上沉积一个膜层而将涂层微粒引导到所述微结构上；
利用对涂层机械的遮蔽影响来使微结构的侧壁的上部的至少一部分宽度变窄，由此形成至少部分埋置的微通道。
11.一种包括至少一个按照权利要求1～6中至少一项所述的光学部件的平台。
12.一种用于制造一个从液体出来的带有至少一给定粒径的微粒的待进一步处理的产物的方法，包括：
-提供一个平台，包括：
一个衬底；
在该衬底上的一个微结构阵列；
一些微通道，该微通道的宽度随离衬底的距离而变化，在至少一个距离间隔内所述宽度随离衬底的距离的增大而连续地减小，其中，在所述距离间隔内的或大于该间隔的所述宽度的最小线度等于或稍许小于所述微粒的最小线度；
-将该液体外加在该平台的表面上；
-利用毛细管力使该液体进入微通道，并防止这些微粒进入微通道；
-利用毛细管力、重力和离心力中的至少一种来扩散出已进入微通道的液体而沿微通道进入平台的其中所述液体没有外加到该表面上的区域内，利用所述扩散的液体和/或所述微粒作为所述产物。
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