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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft ein binär geblazetes diffraktives optisches
Element nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Ein
derartiges optisches Element ist aus der
WO 2004/025335 A1 bekannt.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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Klassische
geblazete Gitter weisen Beugungsstrukturen auf, die im Abstand der
Gitterkonstanten g parallel zueinander verlaufen und deren Querschnitt
die Form eines Dreiecks hat. Die beiden dem Licht ausgesetzten Flanken
der Beugungsstrukturen sind gegenüber einer Grundfläche
des Gitters geneigt und werden als Blaze- und Gegenflanke bezeichnet.
Die Blazeflanke besitzt dabei gegenüber der Grundfläche
des Gitters eine solche Neigung, dass bei einem Winkel, der einer
bestimmten Beugungsordnung zugeordnet ist, bezüglich der
Blazeflanke bei in Reflexion betriebenen Gittern das Reflexionsgesetz
und bei in Transmission betriebenen Gittern das Brechungsgesetz
erfüllt ist. Dadurch fällt der Hauptteil der Intensität
des ge beugten Lichtes in die durch die Neigung der Blazeflanke vorgegebene Ordnung.
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Früher
wurden derartige geblazete Gitter hergestellt, indem die Beugungsstrukturen
mit Hilfe von Diamanten in einem Mastergitter eingeritzt und von
diesem Mastergitter entsprechende Kopien angefertigt wurden. Dieses
mechanische Verfahren ist zum einen sehr aufwendig und stößt
andererseits bei sehr kurzen Wellenlängen des Lichtes,
für welches das Gitter verwendet werden soll, an Grenzen,
da die herzustellenden Strukturen zu klein sind.
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Man
hat daher zur Herstellung der Beugungsstrukturen von geblazeten
Gittern auf die bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen eingesetzte
Prozesstechnologie zurückgegriffen. Bei dieser Technologie
wird ein Substrat mit einem Photolack beschichtet, der anschließend
belichtet und entwickelt wird. Daran schließt sich ein Ätzvorgang
an. Dieser Prozesszyklus wird gegebenenfalls mehrfach wiederholt.
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Zunächst
ging das Bestreben dahin, durch aufeinanderfolgende derartige Prozesszyklen
Beugungsstrukturen zu erhalten, bei denen die Blaze-Flanke durch
eine gestufte Flanke angenähert ist. Werden beispielsweise
vier derartige Stufen eingesetzt, können in der ersten
Ordnung Beugungseffizienzen von über 80% erzielt werden.
Mit einem weiteren Prozesszyklus ergeben sich acht Stufen, mit denen
sich eine Beugungseffizienz der ersten Ordnung von etwa 95% erreichen
lässt. Allgemein lassen sich durch Anwendung von n Prozesszyklen
2n Stufen erzeugen. Mit wachsender Zahl
n der Prozesszyklen nähert sich das gestufte Profil der
Flanke immer mehr dem dreieckigen Profil idealer geblazeter Gitter
Gitter an, deren Beugungseffizienz nach skalarer Theorie in der
ersten Ordnung 100% beträgt. Die Realisierung eines solchen
Gitters ist jedoch durch die Notwendigkeit, den Prozesszyklus wiederholt
zu durchlaufen, teuer und fehlerbehaftet.
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Daher
wurden Ansätze entwickelt, das Blaze-Profil der Beugungsstrukturen
unter Verwendung binärer Strukturen nachzubilden, deren
Dimensionen kleiner als die Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung
ist, für welche das Gitter bestimmt ist. Diese Ansätze
nutzen die Tatsache, dass Licht an den binären Strukturen
nicht mehr gebeugt, sondern nur noch gestreut werden kann. Das Licht
nimmt die binären Strukturen bei Phasengittern nur in Form
eines lokalen, effektiven Brechungsindexes oder bei Amplitudengittern
nur in Form eines lokalen Grautones wahr.
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In
einem Artikel von P. Lalanne et al. "Design and fabrication
of blazed binary diffractive elements with sampling periods smaller
than the structural cut off", J. Opt. Soc. Am. A, Mai 1999, Seiten
1143 ff., werden geblazete diffraktive Elemente der eingangs genannten
Art beschrieben, bei denen die Beugungsstrukturen in Einzel-Substrukturen
aus Pfeilern mit rechteckiger oder quadra tischer Grundfläche
aufgelöst sind. Durch gegenläufige Variation der
Pfeilerbreite und des Pfeilerabstands lassen sich unterschiedliche
Füllfaktoren erzielen, was einer lokalen Variation des
effektiven Brechungsindexes entspricht.
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Bei
derartigen binär geblazeten diffraktiven optischen Elementen
sind die Substrukturen sehr kleingliedrig und haben ein sehr hohes
Aspektverhältnis, worunter man das Verhältnis
von Strukturhöhe zu Strukturbreite versteht. Daher sind
sie technologisch schwer zu beherrschen, teuer und auch nicht in
der ausreichenden Genauigkeit herstellbar.
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In
der
WO 2004/025335
A1 sind binär geblazete diffraktive optische Elemente
beschrieben, die anstatt feingliedriger Substrukturen Einzel-Substrukturen
mit geschlossenen und verhältnismäßig
großen Flächen einsetzen, die ausschließlich
lateral strukturiert sind. Bei einem Ausführungsbeispiel
setzten sich Beugungsstrukturen entlang ihrer Erstreckungsrichtung
aus einer Vielzahl von Einzel-Substrukturen mit einer dreieckigen
Grundfläche zusammen. Dabei ist deren Abmessung entlang
der Erststreckungsrichtung der Beugungsstrukturen kleiner als die
Wellenlänge des verwendeten Lichts. Senkrecht zur Erstreckungsrichtung
der Beugungsstrukturen ist die Abmessung der Einzel-Substrukturen
größer als die Wellenlänge des verwendeten
Lichts und entspricht der Gitterkonstanten g. Infolge dieses Aufbaus
variiert der effektive Brechungsindex senkrecht zur Erstreckungsrichtung
der Beugungsstrukturen.
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Allerdings
zeigen die so gefertigten Gitter eine relativ starke Polarisationsabhängigkeit
der Beugungseffizienz, die bei den meisten Anwendungen störend
ist. Bei manchen Anwendungen wird hingegen eine besonders starke
Polarisationsabhängigkeit verlangt, welche von diesen Gittern
nicht erreicht wird.
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Aus
den
US 2003/0128349 und
US 2004/0257553 A1 ist
die Verwendung von formdoppelbrechenden Strukturen zur Doppelbrechungs-Kompensation
in Linsen von Projektionsbelichtungsanlagen bekannt. Die Doppelbrechung
in den Linsen kann intrinsisch sein, wie dies etwa bei CaF
2 als Linsenmaterial der Fall ist, oder z.
B. auf mechanische Verspannungen der Linsen zurückgehen.
Die formdoppelbrechenden Strukturen werden dabei unmittelbar auf
die Linsenkörper aufgebracht. Auch das Aufbringen von formdoppelbrechenden Strukturen
auf Spiegeloberflächen ist in der
US 2004/0257553 A1 beschrieben.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, ein geblazetes diffraktives optisches
Element der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die Polarisationsabhängigkeit
der Beugungseffizienz gezielt verringert oder vergrößert
ist.
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Diese
Aufgabe wird bei einem solchen Element dadurch gelöst,
dass das optisches Element formdoppelbrechende Strukturen aufweist,
deren Dicke kleiner ist als die Dicke der Einzel-Substrukturen.
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Durch
die formdoppelbrechenden Strukturen wird es möglich, die
Polarisationsabhängigkeit der Beugungseffizienz zu verändern
und dem jeweiligen Verwendungszweck anzupassen. Da die formdoppelbrechenden
Strukturen nur dazu vorgesehen sind, die Polarisationsabhängigkeit
der Beugungseffizient zu verändern, kann ihre Dicke viel
geringer sein als die Dicke der Einzel-Substrukturen. Dadurch haben die
formdoppelbrechenden Strukturen auch ein relativ kleines Aspektverhältnis
und lassen sich entsprechend einfach herstellen. Das erfindungsgemäße
optische Element stellt somit insgesamt erheblich geringere Anforderungen
an die Herstellungstechnologie, als dies etwa bei den geblazeten
diffraktiven Elementen der Fall ist, die aus dem eingangs genannten
Aufsatz von P. Lalanne et al. der Fall ist.
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Eine
Ausführungsform eines solchen optischen Elements kann beispielsweise
derart ausgestaltet sein, dass die Einzel-Substrukturen die formdoppelbrechenden
Strukturen tragen.
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Die
formdoppelbrechenden Strukturen können jedoch auch nur
oder zusätzlich zwischen den Einzel-Substrukturen angeordnet
sein. In diesem Fall können die formdoppelbre chenden Strukturen
in einem einfachen Prozess auf der gesamten Oberfläche
des optischen Elements erzeugt werden.
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Besonders
vorteilhaft ist es dabei, wenn die formdoppelbrechenden Strukturen
länglich sind. Beispielsweise können die länglichen
Strukturen als Rippen auf den Einzel-Substrukturen ausgebildet sein. Falls
diese zudem entlang ihrer Längsrichtung einen gleichbleibenden
Querschnitt haben, so sind die Rippen besonders einfach herzustellen,
da man sie ohne weiteres mittels eines einfachen Streifenmusters
in einem Lithographieprozess erzeugen kann. Die formdoppelbrechenden
Strukturen können jedoch auch als kleinere Pfeiler mit
rechteckiger oder insbesondere quadratischer Grundfläche
ausgebildet sein, die in Reihen nebeneinander angeordnet sind.
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In
den meisten Fällen wird es gewünscht sein, die
Polarisationsabhängigkeit der Beugungseffizienz, wie sie
bei den aus der
WO
2004/025335 A1 bekannten diffraktiven optischen Elementen
auftritt, zu verringern. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht
werden, dass binäre Pfeiler mit einer quadratischen Grundfläche
so in Reihen angeordnet werden, dass diese eine Formdoppelbrechung
verursachen, die der formdoppelbrechenden Wirkung der Einzel-Substrukturen
entgegen wirkt.
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Anstatt
solcher Pfeiler werden jedoch vorzugsweise längliche Strukturen
zur Kompensierung der Polarisationsabhängigkeit der Beugungseffizienz verwendet.
Eine Vermin derung der Polarisationsabhängigkeit ergibt
sich, wenn die Längsrichtung der länglichen Strukturen
im Wesentlichen parallel zu der Erstreckungsrichtung der Beugungsstrukturen
verläuft.
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Im
Wesentlichen parallel bedeutet, dass die Längsrichtung
der länglichen Strukturen weniger als 15° von
der Erstreckungsrichtung der Beugungsstrukturen abweicht. Da die
formdoppelbrechende Wirkung der Einzel-Substrukturen in erster Nährung unabhängig
von der Wirkung der länglichen Strukturen ist, tritt die
gewünschte Verringerung der Polarisationsabhängigkeit
auch dann ein, wenn keine exakte orthogonale Ausrichtung vorliegt.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet,
dass die formdoppelbrechenden Strukturen unmittelbar, d. h. ohne
eine Zwischenschicht, an die Einzel-Substrukturen angrenzen.
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Wenn
die formdoppelbrechenden Strukturen aus demselben Material wie die
Einzel-Substrukturen bestehen, können die formdoppelbrechenden
Strukturen einstÜckig aus den Einzel-Substrukturen erzeugt
werden. Dazu werden in einem ersten Prozesszyklus Einzel-Substrukturen
erzeugt, deren Höhe der gewünschten Höhe
der Einzel-Substrukturen zuzüglich der Höhe der
formdoppelbrechenden Strukturen entspricht. Danach werden in einem
zweiten Prozesszyklus die formdoppelbrechenden Strukturen durch
einen Belichtungs- und Ätzvorgang direkt aus den überhöhten
Einzel-Substrukturen gebildet.
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Alternativ
können formdoppelbrechende Strukturen, die aus einem anderen
Material als die Einzel-Substrukturen bestehen, erzeugt werden,
indem in einem zweiten Prozesszyklus eine weitere Schicht aus einem
anderen Material auf die Einzel-Substrukturen aufgebracht wird.
Dadurch steht dem Fachmann mit dem zweiten Material ein weiterer Designparameter
zur Verfügung und sorgt damit für mehr Flexibilität
während des Designprozesses.
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Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weisen die formdoppelbrechenden
Strukturen eine Dicke auf, die so gewählt ist, dass die
formdoppelbrechenden Strukturen reflexionsmindernd wirken.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen.
Darin zeigen:
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1 eine
Draufsicht auf ein binär geblazetes Phasengitter;
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2 einen
Schnitt entlang der Linie A-A in 1;
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3 eine
perspektivische Darstellung einer Einzel-Substruktur des Phasengitters
von 1;
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4 eine
Draufsicht auf eine Zusammenstellung verschiedener Oberflächenstrukturen
eines binär geblazeten Phasengitters.
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BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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1 ist
eine Draufsicht auf ein geblazetes Phasengitter 10, das
als Transmissionsgitter ausgelegt ist. Wie man besonders gut in
der in 2 gezeigten Schnittansicht entlang der Linie A-A
erkennen kann, umfasst das Phasengitter 10 ein Substrat 12,
das auf seiner in der Zeichnung nach oben weisenden Fläche 14 eine
Vielzahl parallel und geradlinig verlaufender länglicher
Beugungsstrukturen 16 trägt, von denen in den
Zeichnungen drei ausschnittsweise dargestellt sind.
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Die
länglichen Beugungsstrukturen 16 haben senkrecht
zu ihrer Erstreckungsrichtung eine Breite g. Da bei dem gezeigten
Ausführungsbeispiel die Beugungsstrukturen 16 unmittelbar
aneinander stoßen, ist ihre Breite g gleich der Gitterkonstante des
Phasengitters 10. Um Beugungseffekte erzielen zu können,
muss diese Gitterkonstante größer als die effektive
Wellenlänge λ der elektromagnetischen Strahlung
sein, für die das Phasengitter 10 bestimmt ist.
Für die aus einem Material mit dem Brechungsindex n1 be stehenden Beugungsstrukturen 16 ist
die effektive Wellenlänge λ gegeben durch λ = λ/n1,wobei λ die
Wellenlänge im Vakuum ist.
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Jede
Beugungsstruktur 16 setzt sich ihrerseits aus einer Vielzahl
von unmittelbar aneinandergesetzten Einzel-Substrukturen zusammen,
die jeweils die Gestalt eines Prismas 18 aufweisen. Wie aus
der Draufsicht der 1 ersichtlich ist, sind die Grundflächen
der Prismen 18 durch gleichseitige Dreiecke gebildet, deren
Grundseite 20 eine Länge p hat. Diese Länge
p ist kleiner als die effektive Wellenlänge λ der
verwendeten elektromagnetischen Strahlung, vorzugsweise sogar kleiner
als die Hälfte dieser Wellenlänge. Die Höhe
der gleichseitigen Dreiecke ist gleich der Breite g der Beugungsstrukturen 16.
Die Grundseiten der Dreiecke stoßen an ihren Enden 22 unmittelbar
aneinander an und bilden so eine durchgehende Linie einer Beugungsstruktur 16.
Die Spitzen 24 der Dreiecke berühren die Grundseiten 20 der Dreiecke
der benachbarten Beugungsstruktur 16. Auf diese Weise ergeben
sich Beugungsstrukturen 16, die auf der einen Seite, in
den 1 und 2 nach links, durch eine ebene
vertikale Fläche und auf der anderen Seite, in den Figuren
nach rechts, durch eine zickzackförmige Lateralstruktur
begrenzt sind.
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Die
Dicke d1 der Prismen 18, die als
Abmessung senkrecht zu der Ebene definiert ist, in der sich die
Beugungsstrukturen 16 erstrecken, ergibt sich aus der Forderung
nach einer vollwelligen Phasenretardierung, die durch die Prismen 18 erzielt
wird: (n1 – nm)d1 = λv.
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In
dieser Gleichung ist λv die Vakuumwellenlänge
der verwendeten elektromagnetischen Strahlung und nm der
Brechungsindex des Mediums, das die Prismen 18 umgibt.
Bei der dargestellten erhabenen Ausgestaltung der Prismen ist nm der Brechungsindex eines umgebenden Gases,
z. B. Luft.
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Insoweit
ist das Phasengitter
10 aus der
WO 2004/025335 A1 bekannt;
wegen weiterer Einzelheiten sei hier auf diese verwiesen.
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Da
elektromagnetische Strahlung an Strukturen, deren Dimensionen kleiner
als die Wellenlänge sind, nicht mehr gebeugt werden kann,
nimmt die elektromagnetische Strahlung die zickzackförmige Lateralstruktur
der Beugungsstrukturen 16 nur als eine Variation des effektiven
Brechungsindexes wahr. Durch geeignete Auswahl der Breite g der
Beugungsstrukturen 16 und der Länge p der Grundseiten 20 der
gleichseitigen Dreiecke, welche die Grundflächen der Prismen 18 bilden,
kann daher die Funktionsweise eines klassisch geblazeten Gitters
nachgebildet werden.
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Es
hat sich jedoch herausgestellt, dass derartige geblazete Phasengitter
polarisationsabhängige Beugungseffizienzen aufweisen. Dies
lässt sich aus der regelmäßigen Anordnung
der Prismen 18 erklären. Da jedes Prisma 18 aufgrund
der Größenunterschiede zwischen der Grundseite 20 und
der Höhe g der dreieckigen Grundfläche der Prismen 18 nach g > λ > p,eine Vorzugsrichtung
aufweist und diese Prismen 18 zudem regelmäßig
angeordnet sind, wirken die Prismen 18 auf die elektromagnetische
Strahlung formdoppelbrechend. Diese Wirkung ist ähnlich
zu der Doppelbrechung in einem anisotropen optischen Material.
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Deshalb
tragen die Prismen 18 längliche formdoppelbrechende
Strukturen, die senkrecht zu der Vorzugsrichtung der Prismen 18 ausgerichtet sind.
Diese Strukturen sind so ausgestaltet, dass die formdoppelbrechende
Wirkung der Prismen 18 im Wesentlichen kompensiert und
dadurch die Polarisationsabhängigkeit der Beugungsstrukturen 16 verringert
wird. Die Prismen 18 und die formdoppelbrechenden Strukturen
wirken dabei als einheitliches Material, dessen Brechzahl nicht
oder nur noch geringfügig von der Polarisationsrichtung
des auftreffenden Lichts abhängt.
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Bei
den formdoppelbrechenden Strukturen handelt es sich bei dem in den 1 und 2 dargestellten
Ausführungs beispiel um längliche Rippen 26,
die einen in Längsrichtung konstanten rechteckigen Querschnitt
haben und periodisch auf der nach außen weisenden Seite 28 der
Prismen 18 angeordnet sind. Die Rippen 26 verlaufen
dabei parallel zur Grundseite der gleichseitigen Dreiecke und somit auch
parallel zur Erstreckungsrichtung der Beugungsstrukturen 16.
Die Rippen 26 erstrecken sich über die gesamte
jeweilige Querabmessung der Prismen 18, so dass die Länge
der Rippen 26 in Richtung der Spitzen 24 abnimmt.
Die Periodizität w (siehe 1) der Rippen 26 ist
wie die Länge p der Grundseiten 20 der gleichseitigen
Dreiecke kleiner als die effektive Wellenlänge λ der
elektromagnetischen Strahlung, für die das Phasengitter 10 ausgelegt
ist.
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Das
Phasengitter 10 wird mit Prozesstechnologien hergestellt,
wie sie aus der Halbleiterindustrie bekannt sind. Ein ebenes Ausgangssubstrat
wird dabei mit einem Photolack beschichtet und sodann mit einem
Maskenschreiber belichtet. Anschließend erfolgt die Entwicklung
des belichteten Photolackes und ein Ätzvorgang, bei dem
die Prismen 18 und somit die Beugungsstrukturen 16 entstehen.
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In
einem zweiten Prozesszyklus wird ein weiteres Material mit einem
Brechungsindex n2 auf die so entstandenen
Prismen 18 aufgebracht. Durch erneutes Aufbringen eines
Photolacks, Belichten und Ätzen werden dann die Rippen 26 auf
den Prismen 18 erzeugt. Eine weitere Möglichkeit
besteht darin, die länglichen Rippen 26 aus demselben
Mate rial wie die Prismen 18 herzustellen. Dabei werden
die Rippen 26 anstatt durch Materialaufbringung durch einen
weiteren Ätzvorgang direkt aus den Prismen 18 erzeugt.
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Die
Schicht mit den Rippen 26 kann außerdem dazu verwendet
werden, die Reflexion an dem Übergang zwischen dem üblicherweise
hochbrechenden Material der Prismen 18 mit dem Brechungsindex
n1 und dem umgebenden Material mit dem Brechungsindex
nm zu verringern. Das Material der Rippen 26 dabei
so gewählt werden, dass dessen Brechungsindex n2 kleiner ist als der Brechungsindex n1 des Materials der Prismen 18.
Durch geeignete Auswahl der Dicke d2 der
Schicht mit den Rippen 26 kann dann eine reflexionsmindernde λ/4
Bedingung erreicht werden. Maßgeblich sind hierbei wiederum die
effektiven Brechungsindizes, die u. a. von den verwendeten Materialien
abhängen.
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4 ist
eine der 1 entsprechende Draufsicht,
bei der jedoch in einer Art Zusammenschau verschiedene Ausführungsformen
von Prismen 18 und formdoppelbrechenden Strukturen dargestellt
sind. Das Prisma 18a beispielsweise ist ein Prisma, dessen
Grundfläche aus einem gleichseitigen Dreieck aufgebaut
ist, bei dem die Grundseite p verkürzt wurde. Das Prisma 18b hingegen
trägt keine Struktur an der nach außen weisenden
Seite 28, da es unter Umständen genügt,
nur einzelne Prismen 18 mit formdoppelbrechenden Strukturen
an der nach außen weisenden Seite 28 zu versehen.
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Je
nach verwendetem Herstellungsprozess kann es vorteilhaft sein, die
formdoppelbrechenden Strukturen 26a zusätzlich
oder ausschließlich zwischen den Prismen 18 auf
dem Substrat 12 anzuordnen. Zwischen den Prismen 18 angeordnete
formdoppelbrechende Strukturen sind ist in der 4 mit 26a bezeichnet.
Auch eine Anordnung unter den Prismen 18, wie in der 4 bei 26a' angedeutet, kommt
in Betracht. Bei der aus Herstellungsgründen wohl vorteilhaftesten
Variante werden die formdoppelbrechenden Strukturen sowohl auf als
auch zwischen den Prismen 18 aufgebracht, wie dies bei 26b angedeutet
ist.
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Ein
anderer für die Praxis wichtiger Fall sind die in der 4 gezeigten
länglichen formdoppelbrechenden Strukturen 26c,
die nicht exakt parallel zu der Erstreckungsrichtung der Beugungsstrukturen 16 verlaufen.
Da ein zweiter Prozessschritt zum Herstellen der länglichen,
formdoppelbrechenden Strukturen 26c erforderlich ist, ist
es vorteilhaft, wenn man bei der Herstellung der formdoppelbrechenden Strukturen 26c auf
eine exakte Ausrichtung während des zweiten Belichtungsprozesses
verzichten kann. Bei Winkelabweichungen kleiner als 15° kommt
es kaum zu größeren Auswirkungen auf die Polarisationsabhängigkeit
der Beugungseffizienz des Phasengitters 10.
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Des
Weiteren können die aus den 1 bis 3 bekannten
länglichen Rippen 26 durch einen oder mehrere
Einschnitte unterbrochen sein, so dass sich unterteilte Rippen 26d ergeben.
Im Grenzfall bei immer feinerer Unterteilung können die
formdoppelbrechenden Strukturen 26 schließlich
aus einer Vielzahl von Pfeilern 26e mit einer quadratischen
Grundfläche aufgebaut sein, die in der einen Richtung einen
kleineren und in der anderen Richtung größeren Abstand
zueinander haben. Obwohl die einzelnen Pfeiler 26e als
solche aufgrund ihrer Symmetrie keine formdoppelbrechende Wirkung
haben, so führt deren Anordnung in Reihen doch die gewünschte
Veränderung der Polarisationsabhängigkeit der
Beugungseffizienz herbei.
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Der
Querschnitt der länglichen, formdoppelbrechenden Strukturen
muss ferner entlang ihrer Längsrichtung nicht konstant
sein, so dass die länglichen Strukturen 26f unregelmäßige
Ränder aufweisen können, wie sie beispielsweise
bei der Herstellung mit einem Ionenstrahllithographieverfahren auftreten.
Die länglichen, formdoppelbrechenden Strukturen können
aber auch, wie im Falle der formdoppelbrechenden Strukturen 26g,
wellenförmig verlaufen, was beispielsweise durch eine holographische
Belichtung erzeugt werden kann.
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Die
formdoppelbrechenden Strukturen können aber auch aperiodisch
angeordnet sein. So kann zum Beispiel der Abstand zwischen den formdoppelbrechenden
Strukturen 26h in Richtung der Spitze 24 der Dreiecke
hin zu oder abnehmen, oder einzelne Strukturen 26h können
eine andere Breite aufweisen als andere. Außerdem müssen
die formdoppelbrechenden Strukturen 26h entlang ihrer Längsrichtung nicht unbedingt
die gesamte zur Verfügung stehende Querabmessung der Prismen 18 überdecken.
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Als
letztes Beispiel sei auf die länglichen, formdoppelbrechenden
Strukturen 26i hingewiesen, die, wie in 4 durch
eine unterschiedlich dichte Schraffur angedeutet, keine formdoppelbrechende Strukturen 26 mit
scharf abgegrenzten Konturen, sondern eine Wellenform haben, deren
Amplitude senkrecht zu der nach außen weisenden Seite 28 der Prismen 18 steht.
Für die Herstellung der formdoppelbrechenden Strukturen 26i mit
Hilfe holographischer Belichtungsmethoden kann dies günstig
sein. Auch bei anderen Belichtungsmethoden ergeben sich üblicherweise
keine exakt senkrechten Flanken der formdoppelbrechenden Strukturen.
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Selbstverständlich
können all diese formdoppelbrechenden Strukturen, falls
eine Verstärkung der Polarisationsabhängigkeit
der Beugungseffizienz des Phasengitters 10 gewünscht
ist, um 90° gedreht, d. h. senkrecht zur Erstreckungsrichtung
der Beugungsstrukturen 16, angeordnet werden, wie dies
beispielsweise für die formdoppelbrechenden Strukturen 26j gezeigt
ist.
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Ferner
müssen die Einzel-Substrukturen, aus welchen die Beugungsstrukturen
16 aufgebaut sind,
nicht ausschließlich ebene Seitenbegrenzungsflächen
aufweisen. Je nach gewünschtem Verlauf des effektiven Brechungsindexes
können auch gekrümmte Seitenbegrenzungsflächen
vorgesehen sein, oder die Seitenbegrenzungsflächen können, wie
in der bereits genannten
WO 2004/025335 A1 beschrieben, über
gestufte Teilflächen angenähert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - WO 2004/025335
A1 [0002, 0010, 0019, 0036, 0052]
- - US 2003/0128349 [0012]
- - US 2004/0257553 A1 [0012, 0012]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - P. Lalanne
et al. "Design and fabrication of blazed binary diffractive elements
with sampling periods smaller than the structural cut off", J. Opt. Soc.
Am. A, Mai 1999, Seiten 1143 ff. [0008]
- - P. Lalanne et al. [0015]