DE112019007448T5

DE112019007448T5 - Individualisiertes System und Verfahren zur Herstellung optischer Dünnschichtelemente

Info

Publication number: DE112019007448T5
Application number: DE112019007448.2T
Authority: DE
Inventors: Christopher Michael Jones; Bin Dai; James M. Price; Jian Li; Michael T. Pelletier; Darren Gascooke
Original assignee: Halliburton Energy Services Inc
Current assignee: Halliburton Energy Services Inc
Priority date: 2019-09-16
Filing date: 2019-09-24
Publication date: 2022-02-24
Also published as: US20230146946A1; WO2021054984A1; US20210080380A1

Abstract

Ein System, umfassend (i) ein optisches Dünnschichtelement, das ein Substrat und einen Dünnschichtstapel (≥2 Filmschichten; gleichmäßige Dickenvariation von weniger als ± 5 % in einem beliebigen 10 mm²-Stapel) umfasst, die auf der ersten Seite des Substrats abgeschieden sind; (ii) Halter mit mindestens einer Öffnung; wobei der Halter eine Innenseite und eine Außenseite mit einer abgeschrägten Kante hat, die sich in eine Lippe mit einer flachen Seite und einer abgeschrägten Kantenseite erstreckt; wobei abgeschrägte Kante/abgeschrägte Kantenseite der Lippenformwinkel < 45° mit der flachen Seite der Lippe/ersten Seite ist; wobei die flache Seite der Lippe und die Halterinnenseite das die Fassung aufnehmende Substrat definieren; wobei die Öffnung die erste Seite der Ablagerungsfahne freilegt; wobei die erste Seite die flache Seite der Lippe berührt, wodurch eine Filmstapelabscheidung auf der ersten Seite ermöglicht wird; wobei die abgeschrägte Kantenseite/abgeschrägte Kante eine Filmgleichmäßigkeit bereitstellen, und (iii) eine Ablagerungsquelle, die eine Rauchfahne bereitstellt, die sich senkrecht zur flachen Seite der Lippe/der ersten Ablagerungsseite in Richtung der ersten Seite bewegt; und wobei die Seite der abgeschrägten Kante dem Plume zugewandt ist.

Description

HINTERGRUND
Diese Offenbarung betrifft Verfahren zum Herstellen optischer Dünnfilmelemente. Insbesondere bezieht sie sich auf Verfahren zum Herstellen individuell angepasster optischer Dünnfilmelemente, die keine Größenanpassung vor der Verwendung in einer optischanalytischen Vorrichtung erfordern.
Optische Rechengeräte, die allgemein auch als optoanalytische Geräte bezeichnet werden, können verwendet werden, um eine Probensubstanz in Echtzeit zu analysieren und zu überwachen. Optische Rechenvorrichtungen können optische Verarbeitungselemente verwenden, wie beispielsweise integrierte Rechenelemente (ICEs), die auch als ICE-Kerne bezeichnet werden können. Ein ICE kann ein optisches Substrat mit mehreren gestapelten dielektrischen Schichten sein (z. B. etwa 2 bis etwa 50 Schichten), wobei jede Schicht einen anderen komplexen Brechungsindex als ihre benachbarten Schichten aufweist. Sie spezifische Anzahl der Schichten N, die optischen Eigenschaften (z. B. Real- und Imaginärkomponenten komplexer Brechzahlen) der Schichten, die optischen Eigenschaften des Substrats und die physikalische Dicke jeder der Schichten, die den ICE bilden, können so gewählt werden, dass das von dem ICE verarbeitete Licht auf eine oder mehrere Eigenschaften der Probe bezogen ist. Da ICEs Informationen aus dem durch eine Probe modifizierten Licht passiv extrahieren, können ICEs in kostengünstige und robuste optische Analysewerkzeuge integriert werden. Daher können ICE-basierte optische Bohrlochanalysewerkzeuge ein relativ kostengünstiges, robustes und genaues System zum Überwachen der Qualität von beispielsweise Bohrlochflüssigkeiten bereitstellen.
Fehler bei der Herstellung der konstituierenden Schichten eines ICE können jedoch die Leistung des ICE negativ beeinflussen. In den meisten Fällen können ziemlich kleine Abweichungen (z.B. <0,1%) von Punkt-für-Punkt-Designwerten komplexer Brechungsindizes und/oder Dicken der gebildeten Schichten des ICE die Leistung des ICE erheblich beeinflussen, in einigen Fällen zu einem solchen, dass der ICE betriebsunbrauchbar wird. Ultrahohe Genauigkeiten, die für ICE-Designs erforderlich sind, stellen den Stand der Technik bei Dünnfilmabscheidungstechniken in Frage.
Im Allgemeinen werden Dünnfilm-Fertigungstechniken für Optiken auf Massensysteme angewendet, wobei eine große Anzahl identischer optischer Elemente auf demselben großen Substrat hergestellt und anschließend in kleinere optische Elemente gewünschter Formen bemessen (z.B. gekernt) werden. Die Elemente werden normalerweise auf großen Substraten in Dünnfilmabscheidungssystemen hergestellt, die entweder physikalische Dampfabscheidungstechniken oder chemische Dampfabscheidungstechniken verwenden können. Besondere Herausforderungen treten auf, wenn versucht wird, eine kleine Anzahl von kundenspezifischen optischen Dünnschichtelementen herzustellen. Bei physikalischen Dampfabscheidungsverfahren (z. B. ionenunterstützte Elektronenstrahlabscheidung) umfassen die Herausforderungen die Schwierigkeit, die mit der Fixierung der Substrate in Bezug auf die Abscheidungsfahne verbunden ist. Das Befestigen der Substrate beinhaltet typischerweise das Auflegen des Substrats auf einer abgeschrägten Lippe, die aus einer Platte herausgearbeitet und durch die Schwerkraft an Ort und Stelle gehalten wird. Andere Optionen zum Befestigen der Substrate (einschließlich Vakuum, Magnet, Elektrostatik und mechanisch/Kompression) sind aufgrund der Voraussetzungen der Umgebung innerhalb der Abscheidungskammer nicht praktikabel. Diese Herausforderungen werden verschlimmert, wenn versucht wird, kleine Elemente auf Substraten von weniger als etwa 0,5 Zoll herzustellen, wobei die Qualitätskontrolle schwierig wird und auf jedes Element angewendet werden muss. Somit besteht ein fortwährender Bedarf an der Herstellung von mehrschichtigen dünnen optischen Elementen, die keine Größenanpassung nach dem Abscheiden der mehreren Schichten auf einem Substrat erfordern.
Figurenliste
Für ein vollständigeres Verständnis der vorliegenden Offenbarung und ihrer Vorteile wird nun auf die folgende kurze Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen und der detaillierten Beschreibung Bezug genommen, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Teile darstellen.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Substrathalters.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines Systems zur Herstellung eines optischen Dünnfilmelements.
3 zeigt eine schematische Darstellung eines anderen Systems zur Herstellung eines optischen Dünnfilmelements.
4 zeigt eine schematische Darstellung noch eines anderen Systems zum Herstellen eines optischen Dünnfilmelements.
5A, 5B und 5C zeigen schematische Darstellungen verschiedener Substratgeometrien.
6 veranschaulicht ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen eines optischen Dünnfilmelements.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Es sollte von vornherein verstanden werden, dass, obwohl eine veranschaulichende Implementierung einer oder mehrerer Ausführungsformen unten bereitgestellt wird, die offenbarten Systeme und/oder Verfahren unter Verwendung einer beliebigen Anzahl von Techniken implementiert werden können, unabhängig davon, ob sie gegenwärtig bekannt sind oder existieren. Die Offenbarung sollte in keiner Weise auf die nachstehenden veranschaulichenden Implementierungen, Zeichnungen und Techniken beschränkt sein, einschließlich der hierin veranschaulichten und beschriebenen beispielhaften Designs und Implementierungen, kann jedoch innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche zusammen mit ihrem vollen Umfang von Äquivalenten modifiziert werden.
In den folgenden Zeichnungen und Beschreibungen sind gleiche Teile typischerweise in der gesamten Beschreibung und den Zeichnungen jeweils mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Außerdem können sich ähnliche Bezugszeichen auf ähnliche Komponenten in verschiedenen hierin offenbarten Ausführungsformen beziehen. Die Zeichnungsfiguren sind nicht unbedingt maßstabsgetreu. Bestimmte Merkmale der offenbarten Ausführungsformen können im Maßstab übertrieben oder in etwas schematischer Form gezeigt werden, und einige Details herkömmlicher Elemente können im Interesse der Klarheit und Prägnanz nicht gezeigt werden. Die vorliegende Offenbarung ist anfällig für Ausführungsformen unterschiedlicher Formen. Spezifische Ausführungsformen werden im Detail beschrieben und in den Zeichnungen gezeigt, wobei zu beachten ist, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf die hier veranschaulichten und beschriebenen Ausführungsformen beschränkt sein soll. Es sollte vollständig erkannt werden, dass die unterschiedlichen Lehren der hierin erörterten Ausführungsformen separat oder in jeder geeigneten Kombination verwendet werden können, um die gewünschten Ergebnisse zu erzielen.
Hierin offenbart sind Systeme zum Herstellen optischer Dünnfilmelemente. In einer Ausführungsform kann ein System zum Herstellen eines optischen Dünnfilmelements Folgendes umfassen: (i) ein optisches Dünnfilmelement, das ein Substrat und einen ersten Dünnfilmstapel umfasst, wobei der erste Dünnfilmstapel auf einer ersten Abscheidungsseite des Substrats abgeschieden wird; wobei der erste Dünnfilmstapel zwei oder mehr Filmschichten umfasst; wobei der erste Dünnfilmstapel durch eine erste gleichförmige Filmdicke gekennzeichnet ist; und wobei die erste gleichmäßige Filmdicke als eine Dickenvariation von weniger als etwa ± 5 % in beliebigen 10 mm² des ersten Dünnfilmstapels im Vergleich zu einer durchschnittlichen Dicke des ersten Dünnfilmstapels über den gesamten ersten Dünnfilmstapel definiert ist; (ii) einen Halter mit mindestens einer Halteröffnung; wobei der Halter eine Halteraußenseite und eine Halterinnenseite hat; wobei die Halteraußenseite mindestens eine abgeschrägte Kante hat, die sich in eine Lippe erstreckt; wobei die abgeschrägte Kante und die Lippe die mindestens eine Halteröffnung definieren; wobei die Lippe eine im Wesentlichen flache Seite und eine abgeschrägte Kantenseite aufweist; wobei die abgeschrägte Kante und/oder die abgeschrägte Kantenseite der Lippe einen Winkel von weniger als ungefähr 45° mit der im Wesentlichen flachen Seite der Lippe und/oder der ersten Ablagerungsseite bilden; wobei die im Wesentlichen flache Seite der Lippe und die Halterinnenseite eine Halterfassung definieren; wobei der Halter konfiguriert ist, um das Substrat in der Halterfassung aufzunehmen; wobei die Halteröffnung konfiguriert ist, um die erste Abscheidungsseite des Substrats einer Abscheidungsfahne auszusetzen; wobei ein Abschnitt der ersten Abscheidungsseite des Substrats die im Wesentlichen flache Seite der Lippe berührt, wodurch ermöglicht wird, dass der erste Dünnfilmstapel auf der ersten Abscheidungsseite des Substrats abgeschieden wird; und wobei die abgeschrägte Kantenseite der Lippe und/oder die abgeschrägte Kante für die erste gleichförmige Filmdicke des ersten Dünnfilmstapels sorgen; und (iii) eine Abscheidungsquelle, die konfiguriert ist, um die Abscheidungsfahne zum Abscheiden des ersten Dünnfilmstapels auf der ersten Abscheidungsseite des Substrats bereitzustellen; wobei sich die Ablagerungsfahne in Richtung der ersten Ablagerungsseite des Substrats in einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der im Wesentlichen flachen Seite der Lippe und/oder zu der ersten Ablagerungsseite des Substrats bewegt; und wobei die abgeschrägte Kantenseite der Lippe der Ablagerungsfahne zugewandt ist.
Ferner werden hierin Verfahren zum Herstellen optischer Dünnfilmelemente offenbart. In einer Ausführungsform kann ein Verfahren zum Herstellen eines optischen Dünnfilmelements Folgendes umfassen: (a) Platzieren eines Substrats in einer Halterfassung eines Halters, wie hierin offenbart; und (b) Abscheiden eines ersten Dünnschichtstapels mit einer Abscheidungsfahne auf einer ersten Abscheidungsseite des Substrats, um ein optisches Dünnschichtelement zu bilden, wobei das optische Dünnfilmelement das Substrat und den ersten Dünnfilmstapel umfasst, der auf der ersten Abscheidungsseite des Substrats abgeschieden ist; wobei der erste Dünnfilmstapel zwei oder mehr Filmschichten umfasst; wobei der erste Dünnfilmstapel durch eine erste gleichförmige Filmdicke gekennzeichnet ist; und wobei die erste gleichmäßige Filmdicke als eine Dickenvariation von weniger als etwa ± 5% in beliebigen 10 mm² des ersten Dünnfilmstapels im Vergleich zu einer durchschnittlichen Dicke des ersten Dünnfilmstapels über den gesamten ersten Dünnfilmstapel definiert ist. In einer solchen Ausführungsform kann das Verfahren zum Herstellen eines optischen Dünnfilmelements ferner das Modifizieren der Größe des optischen Dünnfilmelements ausschließen. Zum Beispiel kann das Substrat vor dem Abscheiden des ersten Dünnfilmstapels auf dem Substrat auf eine Zielgröße bemessen werden.
In einigen Ausführungsformen, zum Beispiel wie in den 1 bis 4 dargestellt, kann ein Halter 100, wie hierin offenbart, mindestens eine Halteröffnung 110 umfassen. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Halters 100. Die 2, 3 und 4 zeigen schematische Darstellungen der Systeme 200, 300 bzw. 400 zum Herstellen eines optischen Dünnfilmelements 205. Die 5A, 5B und 5C zeigen schematische Darstellungen verschiedener Geometrien für das Substrat 100. Unter Bezugnahme auf 6 wird ein Verfahren 2000 zum Herstellen eines optischen Dünnfilmelements veranschaulicht.
In einer Ausführungsform kann ein Verfahren 2000 zum Herstellen eines optischen Dünnfilmelements, wie hierin offenbart, das Anordnen 2100 eines Substrats 210 in einer Halterfassung 150 eines Halters 100 umfassen.
In einigen Ausführungsformen kann der Halter 100 eine Vielzahl von Halteröffnungen 110 umfassen. Der Halter 100 kann ungefähr 1 bis ungefähr 100, alternativ ungefähr 2 bis ungefähr 75 oder alternativ ungefähr 5 bis ungefähr 75 Halteröffnungen 110 umfassen.
wobei jede Halteröffnung 110 dazu konfiguriert ist, ein einzelnes Substrat 210 aufzunehmen. Die Anzahl der Halteröffnungen 110 in dem Halter 100 bestimmt die Anzahl der Substrate 210, die gleichzeitig zum Herstellen optischer Dünnfilmelemente verwendet werden können. Wenn beispielsweise ein Halter 100 15 Halteröffnungen 110 aufweist, kann der Halter 100 mindestens 1 und bis zu einschließlich 15 Substrate 210 aufnehmen, um gleichzeitig mindestens 1 und bis zu einschließlich 15 optische Dünnfilmelemente herzustellen; obwohl in diesem Fall jede geeignete Anzahl von Substraten 210 gleich oder kleiner als 15 verwendet werden kann, um gleich oder kleiner als 15 optische Dünnfilmelemente gleichzeitig herzustellen.
In einer Ausführungsform umfasst der Halter 100 eine Vielzahl von Halteröffnungen 110;
wobei die Vielzahl von Halteröffnungen 110 die Abscheidung eines Dünnfilmstapels auf einer Vielzahl von Substraten 210 ermöglicht; und wobei jede Halteröffnung 110 konfiguriert ist, um die Abscheidung eines Dünnfilmstapels auf einem einzelnen Substrat 210 zu ermöglichen.
Die Halteröffnung 110 kann jede geeignete Geometrie aufweisen. Beispielsweise kann die Halteröffnung 110 kreisförmig sein. Als weiteres Beispiel kann die Halteröffnung 110 elliptisch sein. Als noch ein weiteres Beispiel kann die Halteröffnung 110 durch eine unregelmäßige Geometrie gekennzeichnet sein. In manchen Ausführungsformen können alle Halteröffnungen 110 desselben Halters 100 die gleiche Geometrie aufweisen (z.B. können alle Halteröffnungen 110 desselben Halters 100 kreisförmig sein; alle Halteröffnungen 110 desselben Halters 100 können elliptisch sein; alle Halteröffnungen 110 desselben Halters 100 können durch eine unregelmäßige Geometrie gekennzeichnet sein; usw.). In anderen Ausführungsformen können die Halteröffnungen 110 desselben Halters 100 eine unterschiedliche Geometrie aufweisen. Beispielsweise kann ein Teil der Halteröffnungen 110 des Halters 100 kreisförmig sein, während ein anderer Teil der Halteröffnungen 110 desselben Halters 100 elliptisch sein kann, und während noch ein anderer Abschnitt der Halteröffnungen 110 desselben Halters 100 durch eine unregelmäßige Geometrie gekennzeichnet sein kann; wodurch ermöglicht wird, dass Substrate 210 mit unterschiedlichen Geometrien gebildet werden.
In einigen Ausführungsformen, beispielsweise wie in 1 dargestellt, kann ein Halter 100, wie er hierin offenbart ist, eine Halteraußenseite 102 und eine Halterinnenseite 104 aufweisen; wobei die Halteraußenseite 102 mindestens eine abgeschrägte Kante 140 aufweist, die sich in eine Lippe 130 erstreckt; und wobei die abgeschrägte Kante 140 und die Lippe 130 die mindestens eine Halteröffnung 110 definieren. Wie der Fachmann erkennen wird, und mit Hilfe dieser Offenbarung wird jede Halteröffnung 110 des Halters 100 individuell durch eine abgeschrägte Kante 140 und durch eine Lippe 130 definiert. Mit anderen Worten weist der Halter 100 an der Halteraußenseite 102 eine einzelne abgeschrägte Kante 140 auf, die sich für jede einzelne Halteröffnung 110 in eine Lippe 130 erstreckt.
Die Lippe 130 kann eine im Wesentlichen flache Seite 131 und eine abgeschrägte Kantenseite 132 aufweisen. Die im Wesentlichen flache Seite 131 der Lippe 130 weist etwa in dieselbe Richtung wie die Halterinnenseite 104. Die abgeschrägte Kantenseite 132 weist etwa in dieselbe Richtung wie die abgeschrägte Kante 140. In einer Ausführungsform bilden die abgeschrägte Kante 140 und/oder die abgeschrägte Kantenseite 132 einen Winkel 135 von weniger als ungefähr 45°, alternativ weniger als ungefähr 40°, alternativ weniger als ungefähr 35°, alternativ weniger als ungefähr 30°, alternativ weniger als ungefähr 25°, alternativ weniger als ungefähr 20° oder alternativ weniger als ungefähr 15° mit der im Wesentlichen flachen Seite 131 der Lippe 130.
Die Lippe 130 ist durch eine Abschlusskante 136 gekennzeichnet, die ferner die Halteröffnung 110 definiert. In einigen Ausführungsformen kann die Abschlusskante 136 eine scharfe Abschlusskante 145 sein, zum Beispiel wie in den 1 und 3 dargestellt. In anderen Ausführungsformen kann die Abschlusskante 136 eine stumpfe Abschlusskante 240 sein, zum Beispiel wie in 2 dargestellt. Die abgestumpfte Abschlusskante kann aus Sicherheits- und/oder Bequemlichkeitsgründen bereitgestellt werden. In noch anderen Ausführungsformen kann die Abschlusskante 136 eine ablenkende Abschlusskante 440 sein, zum Beispiel wie in 4 dargestellt. Die Form der Anschlusskante 136 kann die Gleichmäßigkeit des Films oder Filmstapels, der auf dem Substrat 210 abgeschieden wird, beeinflussen, wie hierin später ausführlicher beschrieben wird.
In einigen Ausführungsformen können alle Anschlusskanten 136 innerhalb desselben Halters 100 dieselbe Geometrie aufweisen, (z.B. können alle Abschlusskanten 136 innerhalb desselben Halters 100 scharf sein; alle Abschlusskanten 136 innerhalb desselben Halters 100 können stumpf sein; alle Abschlusskanten 136 innerhalb desselben Halters 100 können ablenkbar sein usw.). In anderen Ausführungsformen können die Anschlusskanten 136 innerhalb desselben Halters 100 eine unterschiedliche Geometrie aufweisen. Zum Beispiel kann ein Abschnitt der Anschlusskanten 136 innerhalb des Halters 100 scharf sein, während ein anderer Abschnitt der Anschlusskanten 136 innerhalb desselben Halters 100 stumpf sein kann, und während noch ein anderer Abschnitt der Endkanten 136 innerhalb desselben Halters 100 abgelenkt sein kann; wodurch das Abstimmen der Abscheidung des Films und/oder des Filmstapels auf dem Substrat 210 ermöglicht wird.
Die im Wesentlichen flache Seite 131 der Lippe 130 und die Halterinnenseite 104 definieren eine Halterfassung 150, wie beispielsweise in den 1-4 dargestellt, wobei der Halter 100 dazu konfiguriert ist, das Substrat 210 in der Halterfassung 150 aufzunehmen. Wie der Fachmann erkennen wird, und mit Hilfe dieser Offenbarung weist jeder Halter 100 die gleiche Anzahl von Halteröffnungen 110 und Halterfassungen 150 auf, wobei jede Halteröffnung 110 eine entsprechende Halterfassung 150 aufweist, die jedes Substrat 210 aufnimmt. Wenn beispielsweise ein Halter 100 21 Halteröffnungen 110 aufweist, weist derselbe Halter 100 auch 21 Halterfassungen 150 auf, die verfügbar sind, um bis zu einschließlich 21 einzelne Substrate 210 aufzunehmen, um bis zu einschließlich 21 optische Dünnfilmelemente gleichzeitig herzustellen.
In einigen Ausführungsformen kann die im Wesentlichen flache Seite 131 der Lippe 130 durch eine Abmessung (d) von weniger als ungefähr 10 mm, alternativ weniger als ungefähr 5 mm, alternativ weniger als ungefähr 5 mm, alternativ weniger als ungefähr 4 mm, alternativ weniger als ungefähr 3 mm, alternativ weniger als ungefähr 2 mm, alternativ weniger als ungefähr 1 mm, alternativ weniger als ungefähr 0,9 mm, alternativ weniger als ungefähr 0,8 mm, alternativ weniger als ungefähr 0,7 mm, alternativ weniger als ungefähr 0,6 mm oder alternativ weniger als ungefähr 0,5 mm gekennzeichnet sein. Für die Zwecke der Offenbarung hierin bezieht sich die Abmessung (d) der im Wesentlichen flachen Seite 131 der Lippe 130 auf den kürzesten Abstand zwischen der Anschlusskante 136 und einer Innenwand 151 der Halterfassung 150.
In einigen Ausführungsformen kann die Lippe 130 ferner ein oder mehrere Positionierungslöcher 138 umfassen, zum Beispiel wie in 3 dargestellt. Die Lippe 130 kann jede geeignete charakteristische Markierungsvorrichtung umfassen (z.B. ein Positionierungsloch 138, einen Markierungsstift usw.), die das Substrat 210 an seinem Rand markieren kann. Zum Beispiel kann das Markieren des Substrats die visuelle Identifizierung einer beschichteten Seite des Substrats ermöglichen (z.B. um das Ablagern eines Films oder Filmstapels auf der Oberseite eines anderen Filmstapels zu verhindern, im Gegensatz zum Ablagern eines Films oder Filmstapels auf der anderen Seite des Substrats).
Der Halter 100 kann aus jedem geeigneten Material hergestellt sein, zum Beispiel Stahl, Edelstahl usw.
In einigen Ausführungsformen, zum Beispiel wie in den 2 bis 4 dargestellt, kann der Halter 100 das Substrat 210 in der Halterfassung 150 aufnehmen. Das Substrat 210 kann eine erste Abscheidungsseite 220 aufweisen, wobei die Halteröffnung 110 konfiguriert ist, um die erste Abscheidungsseite 220 des Substrats 210 einer Abscheidungsfahne 250, 433, 435 auszusetzen; wobei ein Abschnitt der ersten Abscheidungsseite 220 des Substrats 210 die im Wesentlichen flache Seite 131 der Lippe 130 berührt (z. B. darauf ruht), wodurch ermöglicht wird, dass ein erster Dünnfilmstapel 230 durch die Abscheidungsfahne 250, 433, 435 auf der ersten Abscheidungsseite 220 des Substrats 210 abgeschieden wird. Das Substrat 210 kann eine zweite Abscheidungsseite 225 aufweisen, die der ersten Abscheidungsseite 220 räumlich gegenüberliegt.
In einer Ausführungsform umfasst das Substrat 210 ein optisch transparentes Material. Im Allgemeinen lässt ein transparentes oder optisch transparentes Material Licht durch das Material hindurch, ohne gestreut zu werden. Typischerweise kann die Transparenz visuell oder durch optische Mikroskopie beurteilt werden. Nicht einschränkende Beispiele für optisch transparente Materialien, die zur Verwendung in der vorliegenden Offenbarung in dem Substrat 210 geeignet sind, umfassen Glas, optisch transparentes Glas, Siliziumdioxid, Saphir, Silizium, Germanium, Zinkselenid, Zinksulfid, Polycarbonat, Polymethylmethacrylat (PMMA), Polyvinylchlorid (PVC), Diamant, Keramik und dergleichen oder Kombinationen davon. Ferner kann das Material, aus dem das Substrat besteht, und wie von einem Fachmann erkannt werden wird, mit Hilfe dieser Offenbarung Filmabscheidungsbedingungen wie etwa erhöhten Temperaturen, Vakuum usw. standhalten.
Das Substrat 210 kann jede geeignete Geometrie aufweisen. Im Allgemeinen stimmt die Geometrie des Substrats 110 (d.h. der Halterfassung 150) mit der Geometrie des Substrats 210 überein. In einer Ausführungsform kann das Substrat 210 auf eine gewünschte Form und Größe (z.B. Zielform und/oder Zielgröße) vor dem Platzieren des Substrats 210 in der Halterfassung 150 des Halters 100 bemessen werden (d.h. vor dem Abscheiden eines Films oder Filmstapels auf dem Substrat 210). Das Substrat 210 kann auf eine gewünschte Form und Größe bemessen werden, indem eine beliebige geeignete Methodik verwendet wird, wie beispielsweise Entkernen, Schneiden, Spalten, Schleifen, Polieren und dergleichen oder Kombinationen davon.
In einigen Ausführungsformen sind die erste Abscheidungsseite 220 und die zweite Abscheidungsseite 225 des Substrats 210 im Wesentlichen parallel zueinander. Zum Beispiel kann das Substrat 210 ein Zylinder sein (z. B. ein kreisförmiger Zylinder, elliptischer Zylinder, kreisförmige Scheibe, elliptische Scheibe usw.). In solchen Ausführungsformen können die erste Abscheidungsseite 220 und die zweite Abscheidungsseite 225 gleich sein (z.B. die gleiche Größe und Form haben).
In anderen Ausführungsformen sind die erste Abscheidungsseite 220 und die zweite Abscheidungsseite 225 des Substrats 210 nicht parallel zueinander. In solchen Ausführungsformen können die erste Abscheidungsseite 220 und die zweite Abscheidungsseite 225 unterschiedlich sein (z.B. können unterschiedliche Größe und/oder Form haben).
Die Größe der ersten Abscheidungsseite 220 und/oder der zweiten Abscheidungsseite 225 des Substrats 210 kann weniger als ungefähr 0,5 Zoll (12,7 mm), alternativ weniger als ungefähr 0,25 Zoll (6,4 mm) oder alternativ weniger als ungefähr 0,1 Zoll (2,5 mm) betragen. Für die Zwecke der Offenbarung hierin bezieht sich die Größe der ersten Abscheidungsseite 220 und/oder der zweiten Abscheidungsseite 225 des Substrats 210 auf die längste Abmessung der ersten Abscheidungsseite 220 bzw. der zweiten Abscheidungsseite 225. Wenn beispielsweise die erste Abscheidungsseite 220 und/oder die zweite Abscheidungsseite 225 kreisförmig sind, bezieht sich die Größe der ersten Abscheidungsseite 220 und/oder der zweiten Abscheidungsseite 225 auf den Durchmesser der ersten Abscheidungsseite 220 und/oder der jeweils zweite Abscheidungsseite 225. Als weiteres Beispiel, wenn die erste Abscheidungsseite 220 und/oder die zweite Abscheidungsseite 225 elliptisch sind, bezieht sich die Größe der ersten Abscheidungsseite 220 und/oder der zweiten Abscheidungsseite 225 auf den Durchmesser entlang der Hauptachse (z.B. die Länge der Hauptachse) der ersten Abscheidungsseite 220 bzw. der zweiten Abscheidungsseite 225.
In einigen Ausführungsformen können die erste Abscheidungsseite 220 und/oder die zweite Abscheidungsseite 225 des Substrats 210 im Wesentlichen flach oder eben sein. In solchen Ausführungsformen können die erste Abscheidungsseite 220 und/oder die zweite Abscheidungsseite 225 des Substrats 210 im Wesentlichen parallel zu der im Wesentlichen flachen Seite 131 der Lippe 130 sein. Wenn ein Gegenhalter 301 verwendet wird, wie später hierin ausführlicher beschrieben wird, können die erste Abscheidungsseite 220 und/oder die zweite Abscheidungsseite 225 des Substrats 210 im Wesentlichen parallel zu einer im Wesentlichen flachen Seite 331 einer Lippe 330 des Gegenhalters 301 sein.
In anderen Ausführungsformen können die erste Abscheidungsseite 220 und/oder die zweite Abscheidungsseite 225 des Substrats 210 rau (im Gegensatz zu flach) sein.
In einigen Ausführungsformen können die erste Abscheidungsseite 220 und/oder die zweite Abscheidungsseite 225 kreisförmig 510 sein, beispielsweise wie in 5A dargestellt. Der in 5A dargestellte Querschnitt des Substrats zeigt an, dass der Durchmesser (D) regelmäßig ist (D1 = D2).
In anderen Ausführungsformen können die erste Abscheidungsseite 220 und/oder die zweite Abscheidungsseite 225 elliptisch 520 sein, wie beispielsweise in 5B dargestellt. Der in 5B dargestellte Querschnitt des Substrats zeigt, dass der Durchmesser (D) über den Querschnitt (D1≠D2) variiert. In noch anderen Ausführungsformen können die erste Abscheidungsseite 220 und/oder die zweite Abscheidungsseite 225 durch eine unregelmäßige Geometrie 530 gekennzeichnet sein, wie beispielsweise in 5C dargestellt. Der in 5C dargestellte Querschnitt des Substrats zeigt, dass der Durchmesser (D) über den Querschnitt variiert (D1≠D2≠Di≠D1).
In einigen Ausführungsformen kann ein Abstand zwischen der ersten Abscheidungsseite 220 und der zweiten Abscheidungsseite 225 des Substrats 210 geringer sein als die Größe der ersten Abscheidungsseite 220 und/oder die Größe der zweiten Abscheidungsseite 225. Im Fall eines kreiszylindrischen Substrats ist beispielsweise die Höhe des Zylinders geringer als der Durchmesser des Zylinderquerschnitts; wobei das Substrat 210 eine Scheibe ist.
In anderen Ausführungsformen kann ein Abstand zwischen der ersten Abscheidungsseite 220 und der zweiten Abscheidungsseite 225 des Substrats 210 gleich oder größer als die Größe der ersten Abscheidungsseite 220 und/oder die Größe der zweiten Abscheidungsseite 225 sein. Im Fall eines kreiszylindrischen Substrats ist beispielsweise die Höhe des Zylinders gleich oder größer als der Durchmesser des Zylinderquerschnitts.
In einigen Ausführungsformen, beispielsweise wie in 3 dargestellt, kann ein Gegenhalter 301 auf dem Substrat 210 und dem Halter 100 platziert werden, wobei der Gegenhalter 301 das Substrat 210 und den Halter 100 kontaktiert.
Der Gegenhalter 301 kann helfen, das Substrat 100 für die Filmabscheidung an Ort und Stelle zu sichern. Zum Beispiel kann der Gegenhalter 301 dafür sorgen, dass das Substrat 210 für die Abscheidung eines ersten Dünnfilmstapels 230 auf der ersten Abscheidungsseite 220 des Substrats 210, die Abscheidung des zweiten Dünnfilmstapels 231 auf der zweiten Abscheidungsseite 225 des Substrats 210 oder sowohl die Abscheidung des ersten Dünnfilmstapels 230 auf der ersten Abscheidungsseite 220 des Substrats 210 als auch die Abscheidung des zweiten Dünnfilmstapels 231 auf der zweiten Abscheidungsseite 225 des Substrats 210 an Ort und Stelle befestigt wird.
Ferner kann der Gegenhalter 301 ein räumliches Drehen (z.B. Umdrehen, Invertieren usw.) des Substrats 210 ermöglichen, so dass die gewünschte Abscheidungsseite der Abscheidungsfahne zugewandt ist. Zum Beispiel können der Halter 100 und der Gegenhalter 301 konfiguriert sein, um das befestigte Substrat 210 räumlich zu drehen, um die Ablagerungsfahne 250, 433, 435 bereitzustellen, die sich in Richtung der ersten Ablagerungsseite 220 oder der zweiten Ablagerungsseite 225 des Substrats 210 (wie gewünscht) in einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der ersten Abscheidungsseite 220 bzw. der zweiten Abscheidungsseite 225 bewegt.
In einigen Ausführungsformen können der Halter 100 und der Gegenhalter 301 gleich sein (z.B. die gleiche Größe und Form haben). In anderen Ausführungsformen können der Halter 100 und der Gegenhalter 301 unterschiedlich sein (z.B. können unterschiedliche Größe und/oder Form haben).
Der Gegenhalter 301 umfasst mindestens eine Gegenhalteröffnung 310. In einigen Ausführungsformen kann der Gegenhalter 301 eine Vielzahl von Gegenhalteröffnungen 310 umfassen. Der Gegenhalter 301 kann ungefähr 1 bis ungefähr 100, alternativ ungefähr 2 bis ungefähr 75 oder alternativ ungefähr 5 bis ungefähr 75 Gegenhalteröffnung 310 umfassen, wobei jede Gegenhalteröffnung 310 dazu konfiguriert ist, ein einzelnes Substrat 210 aufzunehmen. Die Anzahl der Gegenhalteröffnungen 310 im Gegenhalter 301 stimmt mit der Anzahl der Halteröffnungen 110 im Halter 100 überein.
In einer Ausführungsform umfasst der Gegenhalter 301 eine Vielzahl von Gegenhalteröffnungen 310; wobei die Vielzahl von Gegenhalteröffnungen 310 die Abscheidung eines Dünnfilmstapels auf einer Vielzahl von Substraten 210 ermöglicht; und wobei jede Gegenhalteröffnung 310 konfiguriert ist, um die Abscheidung eines Dünnfilmstapels auf einem einzelnen Substrat 210 zu ermöglichen.
Der Gegenhalter 301 weist eine Gegenhalteraußenseite 302 und eine Gegenhalterinnenseite 304 auf; wobei die Gegenhalterinnenseite 304 die Halterinnenseite 104 berührt; wobei die Außenseite 302 des Gegenhalters mindestens eine abgeschrägte Kante 340 aufweist, die sich in eine Lippe 330 erstreckt; wobei die abgeschrägte Kante 340 und die Lippe 330 die mindestens eine Gegenhalteröffnung 310 definieren; wobei die Lippe 330 eine im Wesentlichen flache Seite 331 und eine abgeschrägte Kantenseite 332 aufweist; wobei die abgeschrägte Kante 340 und/oder die abgeschrägte Kantenseite 332 einen Winkel 335 von weniger als ungefähr 45°, alternativ weniger als ungefähr 40°, alternativ weniger als ungefähr 35°, alternativ weniger als ungefähr 30°, alternativ weniger als ungefähr 25°, alternativ weniger als ungefähr 20° oder alternativ weniger als ungefähr 15° mit der im Wesentlichen flachen Seite 331 der Lippe 330 und/oder der zweiten Abscheidungsseite 225 bilden.
Die Lippe 330 ist durch eine Abschlusskante gekennzeichnet, die die Gegenhalteröffnung 310 weiter definiert. In einigen Ausführungsformen kann die Abschlusskante der Lippe 330 eine scharfe Abschlusskante 345 sein, wie beispielsweise in 3 dargestellt. In anderen Ausführungsformen kann die Abschlusskante der Lippe 330 eine abgestumpfte Abschlusskante sein. In noch anderen Ausführungsformen kann die Endkante der Lippe 330 eine ablenkende Endkante sein. Die Form der Endkante der Lippe 330 kann die Gleichmäßigkeit des auf dem Substrat 210 abgeschiedenen Films oder Filmstapels beeinflussen, wie hierin später ausführlicher beschrieben wird.
In einigen Ausführungsformen können alle Anschlusskanten innerhalb desselben Gegenhalters 301 dieselbe Geometrie aufweisen (z.B. können alle Anschlusskanten innerhalb desselben Gegenhalters 301 scharf sein; alle Anschlusskanten innerhalb desselben Gegenhalters 301 können stumpf sein; alle Anschlusskanten innerhalb desselben Gegenhalters 301 können durchbiegen usw.). In anderen Ausführungsformen können die Anschlusskanten innerhalb desselben Gegenhalters 301 eine unterschiedliche Geometrie aufweisen. Zum Beispiel kann ein Abschnitt der Anschlusskanten innerhalb des Gegenhalters 301 scharf sein, während ein anderer Abschnitt der Anschlusskanten innerhalb desselben Gegenhalters 301 stumpf sein kann, und während noch ein anderer Abschnitt der Anschlusskanten innerhalb desselben Gegenhalters 301 abgelenkt sein kann; wodurch das Abstimmen der Abscheidung des Films und/oder des Filmstapels auf dem Substrat 210 ermöglicht wird.
Die im Wesentlichen flache Seite 331 der Lippe 330 und die Innenseite 304 des Gegenhalters definieren eine Gegenhalterfassung 350; wobei der Gegenhalter 301 konfiguriert ist, um das Substrat 210 in der Gegenhalterfassung 350 aufzunehmen; wobei die Gegenhalteröffnung 310 konfiguriert ist, um die zweite Abscheidungsseite 225 des Substrats 210 der Abscheidungsfahne 250, 433, 435 auszusetzen; und wobei ein Abschnitt der zweiten Abscheidungsseite 225 des Substrats 210 die im Wesentlichen flache Seite 331 der Lippe 330 kontaktiert, wodurch ermöglicht wird, dass der zweite Dünnfilmstapel 231 auf der zweiten Abscheidungsseite 225 des Substrats 210 abgeschieden wird.
Wie der Fachmann erkennen wird, und mit Hilfe dieser Offenbarung kann das Substrat 210 mit Hilfe dieser Offenbarung, wenn kein Gegenhalter vorhanden ist oder verwendet wird, durch ein beliebiges geeignetes Verfahren in dem Halter 100 befestigt werden (z.B. das Substrat 210' in den Halter 100 einspannbar).
In einer Ausführungsform kann ein Verfahren 2000 zum Herstellen eines optischen Dünnfilmelements, wie hierin offenbart, das Abscheiden 2200 eines ersten Dünnfilmstapels 230 auf der ersten Abscheidungsseite 220 des Substrats 210 mit einer Abscheidungsfahne 250, 433, 435 umfassen, um ein optisches Dünnfilmelement 205 zu bilden, wobei das optische Dünnfilmelement 205 das Substrat 210 und den ersten Dünnfilmstapel 230 umfasst, der auf der ersten Abscheidungsseite 220 des Substrats 210 abgeschieden ist. In einer solchen Ausführungsform legt die Halteröffnung 110 die erste Abscheidungsseite 220 des Substrats 210 der Abscheidungsfahne 250, 433, 435 frei.
Die Ablagerungsfahne 250, 433, 435 kann sich in einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der im Wesentlichen flachen Seite 131 der Lippe 130 und/oder zu der ersten Ablagerungsseite 220 zu der ersten Ablagerungsseite 220 des Substrats 210 bewegen; wobei die abgeschrägte Kantenseite 132 der Lippe 130 der Ablagerungsfahne 250, 433, 435 zugewandt ist; und wobei die Halteröffnung 110 die erste Ablagerungsseite 220 der Ablagerungsfahne 250, 433, 435 freilegt.
In einigen Ausführungsformen kann das Verfahren 2000 zum Herstellen eines optischen Dünnfilmelements, wie hierin offenbart, ferner umfassen, dass das Substrat 210 in der Halterfassung 150 nach dem Abscheiden 2200 des ersten Dünnfilmstapels 230 umgedreht 2300 wird; wobei die Halteröffnung 110 die zweite Abscheidungsseite 225 des Substrats 210 der Abscheidungsfahne 250, 433, 435 wie hierin offenbart ausgesetzt ist.
Die Ablagerungsfahne 250, 433, 435 kann sich in einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der im Wesentlichen flachen Seite 131 der Lippe 130 und/oder zu der ersten Ablagerungsseite 220 zu der zweiten Ablagerungsseite 225 des Substrats 210 bewegen; wobei die abgeschrägte Kantenseite 132 der Lippe 130 der Ablagerungsfahne 250, 433, 435 zugewandt ist; und wobei die Halteröffnung 110 die zweite Ablagerungsseite 225 der Ablagerungsfahne 250, 433, 435 freilegt.
In anderen Ausführungsformen kann das Verfahren 2000 zum Herstellen eines optischen Dünnfilmelements, wie hierin offenbart, ferner umfassen, dass das Substrat 210, das in dem Halter 100 befestigt ist, und dem Gegenhalter 301 nach dem Abscheiden 2200 des ersten Dünnfilmstapels 230 umgedreht 2400 wird; wobei die Gegenhalteröffnung 310 die zweite Abscheidungsseite 225 des Substrats 210 der Abscheidungsfahne 250, 433, 435 aussetzt, wie hierin offenbart.
Die Ablagerungsfahne 250, 433, 435 kann sich in einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der im Wesentlichen flachen Seite 331 der Lippe 330 und/oder zu der zweiten Ablagerungsseite 225 in Richtung der zweiten Ablagerungsseite 225 des Substrats 210 bewegen; wobei die abgeschrägte Kantenseite 332 der Lippe 330 der Ablagerungsfahne 250, 433, 435 zugewandt ist; und wobei die Halteröffnung 310 die zweite Ablagerungsseite 225 der Ablagerungsfahne 250, 433, 435 freilegt.
Im Allgemeinen befinden sich das Substrat 210, der Halter 100 und optional der Gegenhalter 301 sowie eine Abscheidungsquelle (und folglich die Ablagerungsfahne 250, 433, 435) innerhalb einer Abscheidungskammer. In einer Ausführungsform können die Dünnfilmstapel 230, 231 auf dem Substrat unter Verwendung einer beliebigen geeigneten Methodik abgeschieden werden, wie etwa einer beliebigen geeigneten physikalischen Gasphasenabscheidung (PVD) oder chemischen Gasphasenabscheidung (CVD). Bei CVD-Techniken reagiert das abzuscheidende Material mit einer gasförmigen Umgebung des gleichzeitig abscheidenden Materials, um einen Film aus einem neuen Material zu bilden, das aus einer chemischen Reaktion resultiert (z.B. ein Nitrid, ein Oxid, ein Carbid, ein Carbonitrid usw.). Nicht einschränkende Beispiele für CVD-Techniken umfassen Atmosphärendruck-CVD, metallorganisches CVD, Niederdruck-CVD, Laser-CVD, Photo-CVD, chemische Dampfinfiltration, chemische Strahlepitaxie, plasmaunterstützte CVD, plasmaunterstützte CVD und dergleichen oder Kombinationen davon.
Im Allgemeinen bezieht sich PVD auf eine Sammlung von Verdampfungsbeschichtungstechniken, bei denen ein Material atomar von der Festphase (z.B. einer Abscheidungsquelle) in die Dampfphase überführt wird (z.B. Dampf des abzuscheidenden Materials, das die Abscheidungsfahne 250, 433, 435) bildet, und zurück zur festen Phase (z.B. Dünnfilm), wobei nach und nach ein Film auf der zu beschichtenden Oberfläche aufgebaut wird (z.B. erste Abscheidungsseite 220, zweite Abscheidungsseite 225).
Bei PVD werden die Schichten der Dünnfilmstapel 230, 231 durch Kondensation von verdampftem Material von der Abscheidungsquelle gebildet, während ein Vakuum in der Abscheidungskammer aufrechterhalten wird. Ein Beispiel für eine PVD-Technik ist die Elektronenstrahl-(E-Beam-)Abscheidung, bei dem ein Strahl hochenergetischer Elektronen (d.h. Elektronenstrahl) elektromagnetisch auf das/die Material(e) der Abscheidungsquelle(n) fokussiert wird, atomare Spezies zu verdampfen. In einigen Ausführungsformen kann die Elektronenstrahlabscheidung durch Ionen unterstützt werden, die von Ionenquellen bereitgestellt werden, um das Substrat 210 zu reinigen oder zu ätzen; und/oder um die Energie des/der verdampften Materials(s) zu erhöhen, so dass das/die aufgedampfte(n) Material(e) beispielsweise dichter auf dem Substrat 210 abgeschieden wird/werden. Andere nicht einschränkende Beispiele von PVD-Techniken, die verwendet werden können, um die Dünnfilmstapel 230, 231 zu bilden, umfassen Kathodenlichtbogenabscheidung (bei dem ein an dem/den Material(en) der Abscheidungsquelle(n) entladener Lichtbogen ein oder mehrere Material(e) in ionisierten Dampf zur Abscheidung auf dem Substrat 210 wegsprengt); Verdampfungsabscheidung (bei der das Material bzw. die Materialien, die in der Abscheidungsquelle(n) enthalten sind, durch elektrisches Widerstandsheizen auf einen hohen Dampfdruck erhitzt werden); gepulste Laserabscheidung (bei der ein Laser Material(e) von der (den) Abscheidungsquelle(n) in die Dampfphase abträgt); Sputterabscheidung (bei der eine Glimmentladung des Plasmas - gewöhnlich durch einen Magneten um die Abscheidungsquelle(n) herum lokalisiert - das Material bzw. die Materialien der Quelle(n) bombardiert und einen Teil des Materials bzw. der Materialien als Dampf wegsputtert); und dergleichen; oder Kombinationen davon.
In einer Ausführungsform schließt ein Verfahren 2000 zum Herstellen eines optischen Dünnfilmelements, wie hierin offenbart, das Modifizieren der Größe des optischen Dünnfilmelements 205 aus. Das Substrat 210 kann auf eine Zielgröße und/oder -form bemessen werden, bevor der Dünnfilmstapel 230, 231 auf dem Substrat 210 abgeschieden wird. Die Größe der ersten Abscheidungsseite 220 des Substrats 210 wird nicht modifiziert, nachdem der erste Dünnfilmstapel 230 auf der ersten Abscheidungsseite 220 des Substrats 210 abgeschieden wurde. In ähnlicher Weise wird die Größe der zweiten Abscheidungsseite 225 des Substrats 210 nicht modifiziert, nachdem der zweite Dünnfilmstapel 231 auf der zweiten Abscheidungsseite 225 des Substrats 210 abgeschieden wurde.
In einer Ausführungsform können die erste Abscheidungsseite 220 und/oder die zweite Abscheidungsseite 225 des Substrats 210 (z.B. die Oberfläche der ersten Abscheidungsseite 220 und/oder der zweiten Abscheidungsseite 225) vor dem Abscheiden des Dünnfilmstapels 230, 231 auf dem Substrat 210 verarbeitet oder vorbereitet werden. Das Vorbereiten der ersten Abscheidungsseite 220 und/oder der zweiten Abscheidungsseite 225 des Substrats 210 kann ein Reduzieren der Dicke des Substrats 210 umfassen, bis eine gewünschte oder vorbestimmte Dicke des Substrats 210 erreicht ist. In einigen Ausführungsformen kann die Dicke des Substrats 210 durch chemische Mittel, wie etwa Ätzen, Oxidation usw., verringert werden. In anderen Ausführungsformen kann die Dicke des Substrats 210 durch physikalische Mittel verringert werden, wie etwa Schneiden, Spalten, Schleifen, Polieren usw.
In einigen Ausführungsformen können die erste Abscheidungsseite 220 und/oder die zweite Abscheidungsseite 225 des Substrats 210 das chemische Behandeln der Oberfläche des Substrats 210 beinhalten, so dass es für einen bestimmten Dünnfilm-Abscheidungsprozess zugänglicher oder empfänglicher wird. Zum Beispiel können einige Dünnfilmabscheidungstechniken oberflächenselektiv sein. Mit anderen Worten, einige der Materialien, die zum Aufbauen der Schichten des Dünnfilmstapels 230, 231 verwendet werden, können eine gegebene Oberfläche des Substrats 210 nicht chemisch binden oder anderweitig daran haften. Um Schichtchemien aufzunehmen, die möglicherweise nicht direkt an einem gegebenen Substrat 210 haften, kann die Oberfläche des Substrats 210 mit einem reaktiven Mittel wie Aluminium, Titan, Silizium, Germanium, Indium, Gallium, Arsen, usw. beschichtet oder anderweitig vorbehandelt werden. Das Beschichten der Oberfläche des Substrats 210 mit einem reaktiven Mittel kann unter Verwendung beliebiger geeigneter Sputtertechniken erfolgen. Das reaktive Mittel kann dann umgesetzt werden, um eine Oxidoberfläche zu erzeugen, die auf verschiedene Dünnfilmabscheidungstechniken besser anspricht. In anderen Ausführungsformen kann die Oberfläche des Substrats 210 mit einem Oxidationsprodukt behandelt werden, um das Anhaften dünner Schichten zu fördern.
In einer Ausführungsform kann ein Verfahren 2000 zum Herstellen eines optischen Dünnfilmelements, wie hierin offenbart, das Abscheiden 2500 eines zweiten Dünnfilmstapels 231 auf der zweiten Abscheidungsseite 225 des Substrats 210 mit einer Abscheidungsfahne 250 , 433 , 435 umfassen, um das optische Dünnfilmelement 205 zu bilden, wobei das optische Dünnfilmelement 205 das Substrat 210 umfasst, wobei der erste Dünnfilmstapel 230 auf der ersten Abscheidungsseite 220 des Substrats 210 abgeschieden ist, und der zweite Dünnfilmstapel 231 auf der zweiten Abscheidungsseite 225 des Substrats 210 abgeschieden ist.
In einigen Ausführungsformen kann das Substrat 210 nach dem Abscheiden des ersten Dünnfilmstapels 230 in der Halterfassung 150 umgedreht 2300 (z.B. gedreht, umgekippt usw.) werden; wobei die Halteröffnung 110 die zweite Abscheidungsseite 225 des Substrats 210 gegenüber der Abscheidungsfahne 250, 433, 435 freilegt; und wobei ein Abschnitt der zweiten Abscheidungsseite 225 des Substrats 210 die im Wesentlichen flache Seite 131 der Lippe 130 kontaktiert.
In Ausführungsformen, in denen ein Gegenhalter 301 den Halter 100 und das Substrat 210 kontaktiert und das Substrat 210 an Ort und Stelle für die Dünnfilmabscheidung, wie hierin zuvor beschrieben, sichert, können das in dem Halter 100 gesicherte Substrat 210 und der Gegenhalter 301 nach dem Abscheiden des ersten Dünnfilmstapels 230 umgedreht 2400 werden, wobei die Gegenhalteröffnung 310 die zweite Abscheidungsseite 225 des Substrats 210 der Abscheidungsfahne 250, 433, 435 freilegt. Wie der Fachmann erkennen wird, und mit Hilfe dieser Offenbarung, in solchen Ausführungsformen beinhaltet das Umdrehen des im Halter 100 befestigten Substrats 210 und des Gegenhalters 301 das Umkehren der gesamten Anordnung, die das Substrat 210 umfasst, sowie den Halter 100 und den Gegenhalter 301, die das Substrat 210 für die Dünnfilmabscheidung an Ort und Stelle sichern.
In einer Ausführungsform kann das optische Dünnfilmelement 205 wie hierin offenbart das Substrat 210 und den ersten Dünnfilmstapel 230 umfassen, wobei der erste Dünnfilmstapel 230 auf der ersten Abscheidungsseite 220 des Substrats 210 abgeschieden wird; wobei der erste Dünnfilmstapel 230 zwei oder mehr Filmschichten umfasst; wobei der erste Dünnfilmstapel 230 durch eine erste gleichförmige Filmdicke gekennzeichnet ist; und wobei die erste gleichmäßige Filmdicke als eine Dickenschwankung von weniger als etwa ± 5 %, alternativ weniger als etwa ± 4 %, alternativ weniger als ca. ± 3%, alternativ weniger als ca. ± 2%, alternativ weniger als ca. ± 1 %, alternativ weniger als ca. ± 0,5 % oder alternativ weniger als etwa ± 0,1 % in beliebigen 10 mm² des ersten Dünnfilmstapels 230 im Vergleich zu einer durchschnittlichen Dicke des ersten Dünnfilmstapels über den gesamten ersten Dünnfilmstapel 230 definiert ist. Die Filmdicke und/oder die Filmdickengleichmäßigkeit (z. B. erste Filmdicke, zweite Filmdicke, erste Filmdickengleichmäßigkeit, zweite Filmdickengleichmäßigkeit) können unter Verwendung einer beliebigen geeigneten Methode bestimmt werden, z.B. Ellipsometrie, Transmissionsspektroskopie, Reflexionsspektroskopie, Dünnfilmprofilometrie, Röntgenreflexionsvermögen, Querschnittsrasterelektronenmikroskopie, Querschnittstunnelelektronenmikroskopie und dergleichen oder Kombinationen davon.
In einer Ausführungsform kann das optische Dünnfilmelement 205, wie hierin offenbart, ferner einen zweiten Dünnfilmstapel 231 umfassen, wobei der zweite Dünnfilmstapel 231 auf der zweiten Abscheidungsseite 225 des Substrats 210 abgeschieden wird; wobei der zweite Dünnfilmstapel 231 zwei oder mehr Filmschichten umfasst; wobei der zweite Dünnfilmstapel 231 gekennzeichnet ist durch eine zweite gleichförmige Filmdicke; wobei die zweite gleichmäßige Filmdicke als eine Dickenvariation von weniger als etwa ± 5 %, alternativ weniger als ungefähr ± 4%, alternativ weniger als ungefähr ± 3%, alternativ weniger als ungefähr ± 2%, alternativ weniger als ungefähr ± 1 %, alternativ weniger als ungefähr ± 0,5 % oder alternativ weniger als ungefähr ± 0,1 % in jedem 10 mm² des zweiten Dünnfilmstapels 231 im Vergleich zu einer durchschnittlichen Dicke des zweiten Dünnfilmstapels über den gesamten zweiten Dünnfilmstapel 231 definiert ist.
In einer Ausführungsform kann jeder des ersten Dünnfilmstapels 230 und/oder des zweiten Dünnfilmstapels 231 unabhängig durch eine Dicke von etwa 1 nm bis etwa 10 µm, alternativ von ungefähr 50 nm bis ungefähr 7,5 µm oder alternativ von ungefähr 100 nm bis ungefähr 5 µm gekennzeichnet sein.
In einer Ausführungsform kann jeder des ersten Dünnfilmstapels 230 und des zweiten Dünnfilmstapels 231 unabhängig eine Vielzahl von Schichten (z.B. Dünnfilmschichten) umfassen. Zum Beispiel können der erste Dünnfilmstapel 230 und der zweite Dünnfilmstapel 231 unabhängig von ungefähr 2 bis ungefähr 50 Schichten, alternativ von ungefähr 5 bis ungefähr 35 Schichten oder alternativ von ungefähr 7 bis ungefähr 25 Schichten umfassen.
In einer Ausführungsform kann jede Schicht des ersten Dünnfilmstapels 230 und/oder des zweiten Dünnfilmstapels 231 unabhängig durch eine Dicke von etwa 0,5 nm bis etwa 2 µm alternativ von ungefähr 0,75 nm bis ungefähr 1,5 µm oder alternativ von ungefähr 1 nm bis ungefähr 1 µm gekennzeichnet sein. In einigen Ausführungsformen können alle Schichten des ersten Dünnfilmstapels 230 und/oder des zweiten Dünnfilmstapels 231 die gleiche Dicke aufweisen. In anderen Ausführungsformen können einige Schichten des ersten Dünnfilmstapels 230 und/oder des zweiten Dünnfilmstapels 231 die gleiche Dicke aufweisen, während andere Schichten des ersten Dünnfilmstapels 230 und/oder des zweiten Dünnfilmstapels 231 unterschiedliche Dicken aufweisen können.
In einer Ausführungsform kann jede Schicht des ersten Dünnfilmstapels 230 und/oder des zweiten Dünnfilmstapels 231 unabhängig Silizium (Si), Niob (Nb), Germanium (Ge), binäre Oxide, Quarz, Siliziumdioxid (SiO₂), Niob (Nb₂O₅), Germanium (GeO₂), Magnesiumfluorid (MgF₂), Titandioxid (TiO₂), Aluminiumoxid (Al₂O₃), Hafniumdioxid (HfO₂), ternäre Oxide und dergleichen oder Kombinationen davon.
In einer Ausführungsform kann die erste oder erste Schicht, die auf der ersten Abscheidungsseite 220 und/oder der zweiten Abscheidungsseite 225 des Substrats 210 abgeschieden wird, aus einem Metalloxidmaterial wie etwa Aluminiumoxid (Al₂O₃), Titandioxid (TiO₂), usw. bestehen. Wie der Fachmann erkennen wird, und mit Hilfe dieser Offenbarung kann sich das Oxidmaterial der ersten Schicht als vorteilhaft erweisen, um eine gute Haftung an dem Substrat 210 zu erzeugen, wodurch die Dünnschichten vor unbeabsichtigtem Entfernen vom Substrat 210 geschützt werden. In einigen Ausführungsformen können eine oder beide der ersten und letzten Schichten des ersten Dünnfilmstapels 230 und/oder des zweiten Dünnfilmstapels 231 mit einer Dicke abgeschieden werden, die größer ist als die der anderen dazwischenliegenden Schichten (d.h. die Schichten, die zwischen der ersten abgeschiedenen Schicht und der letzten abgeschiedenen Schicht eines Filmstapels angeordnet sind; Zwischenschichten). Wie der Fachmann erkennen wird, und mit Hilfe dieser Offenbarung kann das Bereitstellen dickerer erster und/oder letzter Schichten dem optischen Dünnfilmelement 205 eine erhöhte mechanische Festigkeit verleihen.
In einer Ausführungsform können zwei beliebige benachbarte Schichten des ersten Dünnfilmstapels 230 und/oder des zweiten Dünnfilmstapels 231 voneinander durch einen unterschiedlichen Brechungsindex gekennzeichnet sein. Das hierin offenbarte optische Dünnfilmelement 205 kann eine Vielzahl von Dünnfilmschichten umfassen, die aus verschiedenen Materialien bestehen, deren Brechungsindizes und Größe (z.B. Dicke) zwischen jeder Schicht variieren können. Die Dünnfilmschichten können auf dem Substrat abgeschieden werden, um selektiv vorbestimmte Bruchteile elektromagnetischer Strahlung mit unterschiedlichen Wellenlängen durchzulassen, die konfiguriert sind, um im Wesentlichen einen Regressionsvektor nachzuahmen, der einer bestimmten interessierenden physikalischen oder chemischen Eigenschaft einer interessierenden Substanz entspricht. In einigen Ausführungsformen kann ein einzelnes optisches Dünnfilmelement 205, wie hierin offenbart, eine spezifische Transmissionsfunktion aufweisen, die in Bezug auf die Wellenlänge zugeschnitten oder gewichtet ist. Als Ergebnis kann eine Ausgangslichtintensität von einem integrierten Rechenelement (ICE), das das optische Dünnfilmelement 205 umfasst, das zu einem Detektor geleitet wird, mit einer interessierenden physikalischen oder chemischen Eigenschaft für die interessierende Substanz in Beziehung gesetzt werden.
Wie der Fachmann erkennen wird, und mit Hilfe dieser Offenbarung können Fehler bei der Herstellung der konstituierenden Schichten eines optischen Dünnfilmelements 205 die Leistung des optischen Dünnfilmelements 205 negativ beeinflussen. In einigen Fällen können Abweichungen von < 0,1 % und sogar 0,01 % oder 0,0001 % von komplexen Brechungsindizes und/oder Dicken der gebildeten Schichten des optischen Dünnfilmelements 205 die Leistung des optischen Dünnfilmelements 205 wesentlich beeinflussen, in einigen Fällen in einem solchen Ausmaß, dass das optische Dünnfilmelement 205 betriebsunbrauchbar werden kann. Ferner, und wie für den Fachmann ersichtlich ist, ist es mit Hilfe dieser Offenbarung für die Leistung des optischen Dünnfilmelements 205 wichtig, Schichten mit gleichmäßiger Dicke abzuscheiden, die zu Dünnfilmstapeln mit gleichmäßiger Dicke führen, wie hierin offenbart wird.
In einer Ausführungsform können die abgeschrägte Kantenseite 132 der Lippe 130 und/oder die abgeschrägte Kante 140 für die erste gleichmäßige Filmdicke des ersten Dünnfilmstapels 230 und/oder die zweite gleichmäßige Filmdicke des zweiten Dünnfilmstapels 231 sorgen. In einer Ausführungsform können die abgeschrägte Kantenseite 332 der Lippe 330 und/oder die abgeschrägte Kante 340 für die zweite gleichmäßige Filmdicke des zweiten Dünnfilmstapels 231 sorgen. Der steile Winkel 135, 335 (z.B. geringer Winkel in Bezug auf die Halterinnenseite 104 und/oder die Gegenhalterinnenseite 304) sorgt für das Reduzieren oder Minimieren von Schatteneffekten und/oder Kanteneffekten des Halters 100 und/oder des Gegenhalters 301, wobei die Ablagerungsfahne 250, 433, 435 nahe den Kanten der Halteröffnung 110 und/oder der Gegenhalteröffnung 310 maskiert wird. Wenn der Winkel 135, 335 größer als 45° wäre, beispielsweise ein 90°-Winkel, würde die Ablagerungsfahne viel früher auf die Kante 140, 340 des Halters/Gegenhalters durch Bereitstellen eines physikalischen Hindernisses im Weg der Ablagerungsfahne 250, 433, 435 treffen, das zu einem Schatteneffekt und/oder Kanteneffekt führen würde. Im Allgemeinen beziehen sich Kanteneffekte auf die ungleichmäßige Filmabscheidung nahe den Kanten, z. B. eine ungleichmäßige Filmabscheidung auf dem Substrat 210 nahe der Halteröffnung 110 und/oder der Gegenhalteröffnung 310.
In einer Ausführungsform können die abgeschrägte Kante 140 des Halters 100 und/oder die abgeschrägte Kantenseite 132 der Lippe 130 des Halters 100 durch eine Geometrie gekennzeichnet sein, die zum Minimieren von Kanteneffekten eines gegebenen räumlichen Profils der Ablagerungsfahne wirksam ist. Der Wert des Winkels 135 zwischen (i) der im Wesentlichen flachen Seite 131 der Lippe 130, der ersten Abscheidungsseite 220 des Substrats 210, der zweiten Abscheidungsseite 225 des Substrats 210 oder Kombinationen davon, und (ii) der abgeschrägten Kantenseite 132 der Lippe 130 und/oder der abgeschrägten Kante 140 des Halters 100 kann zum Minimieren von Kanteneffekten eines gegebenen räumlichen Ablagerungsfahnenprofils wirksam sein. Zum Beispiel kann der Winkel 135 weniger als ungefähr 45°, alternativ weniger als ungefähr 40°, alternativ weniger als ungefähr 35°, alternativ weniger als ungefähr 30°, alternativ weniger als ungefähr 25°, alternativ weniger als ungefähr 20° oder alternativ weniger als ungefähr 15° betragen.
In einer Ausführungsform können die abgeschrägte Kante 340 des Gegenhalters 301 und/oder die abgeschrägte Kantenseite 332 der Lippe 330 des Gegenhalters 301 durch eine Geometrie gekennzeichnet sein, die zum Minimieren von Kanteneffekten eines gegebenen räumlichen Profils der Ablagerungsfahne wirksam ist. Der Wert des Winkels 335 zwischen (i) der im Wesentlichen flachen Seite 331 der Lippe 330 und/oder der zweiten Abscheidungsseite 225 des Substrats 210 und (ii) der abgeschrägten Kantenseite 332 der Lippe 330 und/oder der abgeschrägten Kante 340 des Gegenhalters 301 können zum Minimieren von Kanteneffekten eines gegebenen räumlichen Ablagerungsfahnenprofils wirksam sein. Zum Beispiel kann der Winkel 335 weniger als ungefähr 45°, alternativ weniger als ungefähr 40°, alternativ weniger als ungefähr 35°, alternativ weniger als ungefähr 30°, alternativ weniger als ungefähr 25°, alternativ weniger als ungefähr 20° oder alternativ weniger als ungefähr 15° betragen.
4 veranschaulicht die Auswirkungen verschiedener Arten von Kanten, die die Halteröffnung 110 in dem System 400 zum Herstellen eines optischen Dünnfilmelements 205 umreißen.
Im Fall der ablenkenden Endkante 440 sorgt die Ablagerungsfahne 433 für ein gezieltes Beschichtungsmaterial, wobei die ablenkende Endkante 440 einen Ablenkpfad 434 bereitstellt, der überschüssiges Material von der ersten Abscheidungsseite 220 des Substrats 210 weg ablenkt, was zu einer abgestimmten Kante 450 des ersten Dünnfilmstapels 230 sowie zu einer gleichmäßigen Mittelbeschichtung 460 des ersten Dünnfilmstapels 230 führt.
Im Fall der stark abgestumpften Kante 441 sorgt die Ablagerungsfahne 435 für ein Beschichtungsmaterial, das weniger gut gerichtet ist als das Beschichtungsmaterial in der Nähe der ablenkenden Endkante 440, wobei die stark abgestumpfte Kante 441 einen Ablenkpfad 436 bereitstellt, der überschüssiges Material in Richtung der ersten Abscheidungsseite 220 des Substrats 210 ablenkt, was zu einer erhöhten Randabscheidung 470 führt, was zu einem ungleichmäßigen Dünnfilm führt. Wie der Fachmann erkennen wird, und mit Hilfe dieser Offenbarung ist die erhöhte Kantenabscheidung 470 ein Beispiel für einen Kanteneffekt während der Dünnfilmabscheidung.
Die Ablagerungsfahne 250, 433, 435 kann gemäß der Geometrie der abgeschrägten Kante, die die Halteröffnung 110 oder die Gegenhalteröffnung 310 begrenzt, abgestimmt (z.B. angepasst, moduliert usw.) werden. Beispielsweise kann ein räumliches Profil der Ablagerungsfahne 250, 433, 435 gemäß der Geometrie der abgeschrägten Kante 140 und/oder der Geometrie der abgeschrägten Kantenseite 132 der Lippe 130 abgestimmt werden, um ein Minimieren von Kanteneffekten während des Abscheidens des ersten Dünnfilmstapels 230 und/oder des zweiten Dünnfilmstapels 231 bereitzustellen. Als weiteres Beispiel kann ein räumliches Profil der Ablagerungsfahne 250, 433, 435 gemäß der Geometrie der abgeschrägten Kante 340 und/oder der Geometrie der abgeschrägten Kantenseite 332 der Lippe 330 abgestimmt werden, um Kanteneffekte während des Abscheidens des zweiten Dünnfilmstapels 231 zu minimieren.
Ohne auf eine Theorie beschränkt sein zu wollen, kann eine Ablagerungsfahne 250, 433, 435 in einem dreidimensionalen kartesischen Koordinatensystem mit den Achsen x, y und z platziert werden. Zum Beispiel kann die Ablagerungsfahne 250, 433, 435 ein räumliches Profil (d.h. ein dreidimensionales räumliches Profil) anzeigen, das die gleiche räumliche Symmetrie sowohl in Bezug auf die x- als auch die y-Achse aufweist; z.B. kann das räumliche Profil der Ablagerungsfahne 250, 433 , 435 eine Kugel sein (wobei die Ablagerungsfahne durch eine punktförmige Ablagerungsquelle bereitgestellt werden kann). Als weiteres Beispiel, wenn die Ablagerungsfahne 250, 433, 435 von einer ausgedehnten Ablagerungsquelle bereitgestellt wird (im Gegensatz zu einer punktförmigen Ablagerungsquelle), kann die Ablagerungsfahne 250, 433, 435 eine Lambertsche (Cosinus-Emission) räumliche Profilverteilung anzeigen. Andere Beispiele für räumliche Profile der Ablagerungsfahne 250, 433, 435 können ein parabolisches Profil und/oder ein hyperbolisches Profil umfassen.
In einigen Ausführungsformen kann das räumliche Profil der Ablagerungsfahne 250, 433, 435 durch Fokussieren der Ablagerungsfahne 250, 433, 435; durch Maskieren der Ablagerungsfahne 250, 433, 435; oder beides durch Fokussieren der Ablagerungsfahne 250, 433, 435 und durch Maskieren der Ablagerungsfahne 250, 433, 435 abgestimmt werden. In solchen Ausführungsformen kann ein Elektronenstrahl (z. B. ein unterstützter Ionenstrahl) eine Ablagerungsquelle kontaktieren, wie zuvor hierin beschrieben, um die Ablagerungsfahne 250, 433, 435 zu erzeugen; wobei das räumliche Profil der Abscheidungsfahne 250, 433, 435 durch Fokussieren des Elektronenstrahls, durch Maskieren des Elektronenstrahls oder durch beides durch Fokussieren des Elektronenstrahls und durch Maskieren des Elektronenstrahls abgestimmt werden kann.
In einer Ausführungsform kann ein Verfahren 2000 zum Herstellen eines optischen Dünnfilmelements, wie hierin offenbart, das Unterziehen 2600 des optischen Dünnfilmelements 205 einer Qualitätskontrollanalyse umfassen, wobei die Qualitätskontrollanalyse mindestens eine Analysetechnik umfasst, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ellipsometrie, Reflexionsspektroskopie, Transmissionsspektroskopie und Kombinationen davon. In Ausführungsformen, in denen Dünnfilmstapel 230, 231 sowohl auf der ersten Abscheidungsseite 220 als auch der zweiten Abscheidungsseite 225 des Substrats 210 abgeschieden werden, kann das optische Dünnfilmelement 205 nach dem Abscheiden des ersten Dünnfilmstapels 230 und vor dem Abscheiden des zweiten Dünnfilmstapels 231 einer Qualitätskontrollanalyse unterzogen werden 2600, um die Qualität des ersten Dünnfilmstapels 230 zu beurteilen. In solchen Ausführungsformen kann das optische Dünnfilmelement 205 nach dem Abscheiden des zweiten Dünnfilmstapels 231 weiter einer Qualitätskontrollanalyse unterzogen werden 2600, um die Qualität des zweiten Dünnfilmstapels 231 zu beurteilen. In solchen Ausführungsformen kann die Qualität des ersten Dünnfilmstapels 230 nach dem Abscheiden des zweiten Dünnfilmstapels 231 neu bewertet werden.
In einigen Ausführungsformen kann das optische Dünnfilmelement 205 nach dem Abscheiden sowohl des ersten Dünnfilmstapels 230 als auch des zweiten Dünnfilmstapels 231 einer Qualitätskontrollanalyse unterzogen werden 2600, um die Qualität sowohl des ersten Dünnfilmstapels 230 als auch die Qualität des zweiten Dünnfilmstapels 231 zu beurteilen.
In einer Ausführungsform umfasst die Qualitätskontrollanalyse Ellipsometrie, um die Filmdicke und die Gleichmäßigkeit des ersten Dünnfilmstapels 230 und/oder des zweiten Dünnfilmstapels 231 zu beurteilen.
In einer Ausführungsform umfasst die Qualitätskontrollanalyse Reflexionsspektroskopie, um eine Reflexionsfunktion des optischen Dünnfilmelements 205 zu bewerten.
In einer Ausführungsform umfasst die Qualitätskontrollanalyse Transmissionsspektroskopie, um eine Transmissionsfunktion des optischen Dünnfilmelements 205 zu bewerten.
In einigen Ausführungsformen kann das optische Dünnfilmelement 205 als ein integriertes Rechenelement (ICE) verwendet werden. ICEs können die Messung verschiedener chemischer oder physikalischer Eigenschaften eines Stoffes durch den Einsatz von Regressionstechniken ermöglichen. Für die Zwecke der Offenbarung hierin beziehen sich die Begriffe „Eigenschaft“ oder „interessante Eigenschaft“ auf eine chemische, mechanische oder physikalische Eigenschaft einer Substanz oder einer Probe der Substanz. Die Eigenschaft einer Substanz kann einen quantitativen oder qualitativen Wert eines oder mehrerer darin vorhandener chemischer Bestandteile oder Verbindungen oder eine damit verbundene physikalische Eigenschaft umfassen. Solche chemischen Bestandteile und Verbindungen können hier als „Analyten“ bezeichnet werden. Nicht einschränkende Beispiele von Eigenschaften einer Substanz, die mit Hilfe der hierin beschriebenen optischen Verarbeitungselemente (z.B. ICEs, wie z.B. optische Dünnschichtelemente 205) analysiert werden können, können z.B. chemische Zusammensetzung (z.B. Identität und Konzentration insgesamt oder einzelner Komponenten), Phasenanwesenheit (z.B. Gas, Öl, Wasser usw.), Verunreinigungsgehalt, pH, Alkalität, Viskosität, Dichte, Ionenstärke, gesamte gelöste Feststoffe, Salzgehalt (z.B. Salzgehalt), Porosität, Opazität, Bakteriengehalt, Gesamthärte, Durchlässigkeit, Aggregatzustand (z.B. fest, flüssig, Gas, Emulsion, Mischungen davon usw.) und dergleichen oder Kombinationen davon enthalten.
Ferner bezieht sich der Begriff „Substanz“ für die Zwecke der Offenbarung hierin auf mindestens einen Teil der Materie oder des Materials von Interesse, der mit Hilfe der hierin beschriebenen optischen Verarbeitungselemente getestet oder anderweitig bewertet werden soll (z.B. ICEs, wie etwa optische Dünnfilmelemente 205). Der Stoff kann jedes fliessfähige Fluid sein, einschließlich teilchenförmiger Feststoffe, Flüssigkeiten, Gase (z.B. Luft, Stickstoff, Kohlendioxid, Argon, Helium, Methan, Ethan, Butan und andere Kohlenwasserstoffgase, Schwefelwasserstoff oder Kombinationen davon), Schlämme, Emulsionen, Pulver, Schlämme, Gläser, Mischungen, Kombinationen davon, und kann wässrige Flüssigkeiten (z. B. Wasser, Salzlösungen usw.) umfassen, ist aber nicht darauf beschränkt, nichtwässrige Flüssigkeiten (z. B. organische Verbindungen, Kohlenwasserstoffe, Öl, ein raffinierter Bestandteil von Öl, petrochemische Produkte und dergleichen), Säuren, Tenside, Biozide, Bleichmittel, Korrosionsinhibitoren, Schäumer, Schäumungsmittel, Brecher, Fänger, Stabilisatoren, Klärmittel, Detergenzien, Behandlungsflüssigkeiten, Frakturflüssigkeiten, Formationsflüssigkeiten oder jede Ölfeldflüssigkeit, Chemikalie oder Verbindung, die üblicherweise in der Öl- und Gasindustrie zu finden ist. Die Substanz kann sich auch auf feste Materialien beziehen, wie, aber nicht beschränkt auf Felsformationen, Beton, feste Bohrlochoberflächen, Rohre oder Fließleitungen und feste Oberflächen von Bohrlochwerkzeugen oder -projektilen (z.B. Kugeln, Pfeile, Stopfen usw.).
Im Allgemeinen können Informationen über eine Substanz durch die Wechselwirkung von Licht mit dieser Substanz (z.B. optische Wechselwirkung) abgeleitet werden; wobei eine solche Wechselwirkung Eigenschaften des Lichts ändern kann, beispielsweise die Frequenz (und die entsprechende Wellenlänge), Intensität, Polarisation und/oder Richtung (z.B. durch Streuung, Absorption, Reflexion oder Brechung). Chemische, thermische, physikalische, mechanische, optische oder verschiedene andere Eigenschaften der Substanz können basierend auf den Änderungen der Eigenschaften des mit der Substanz wechselwirkenden Lichts bestimmt werden. Somit können eine oder mehrere Eigenschaften von Substanzen wie Rohöl, Gas, Wasser oder anderen Bohrlochflüssigkeiten in-situ, z.B. im Bohrloch an Bohrstellen, als Ergebnis der Wechselwirkung zwischen diesen Substanzen und Licht bewertet werden. Für die Zwecke der Offenbarung hierin beziehen sich die Begriffe „optisch interagieren“ oder „optische Interaktion“ auf die Reflexion, Transmission, Streuung, Beugung oder Absorption von elektromagnetischer Strahlung entweder auf, durch oder von einem optischen Verarbeitungselement (z.B. ICE, wie ein optisches Dünnfilmelement 205) oder eine Substanz, die mit Hilfe des optischen Verarbeitungselements analysiert wird. Dementsprechend bezieht sich optisch wechselwirkendes Licht auf elektromagnetische Strahlung, die reflektiert, durchgelassen, gestreut, gebeugt oder absorbiert, emittiert oder wieder abgestrahlt wurde, beispielsweise unter Verwendung eines optischen Verarbeitungselements, kann aber auch auf die optische Wechselwirkung mit einer Substanz angewendet werden. Ferner bezieht sich der Begriff „elektromagnetische Strahlung“ für die Zwecke der Offenbarung hierin auf Radiowellen, Mikrowellenstrahlung, Terahertzstrahlung, Infrarot- und Nahinfrarotstrahlung, sichtbares Licht, ultraviolettes Licht, Röntgenstrahlung, Gammastrahlung und dergleichen.
Ein ICE kann (wenn er als Teil eines optischen Analysewerkzeugs betrieben wird) Licht selektiv gewichten, das durch eine Probe in mindestens einem Teil eines Wellenlängenbereichs modifiziert wurde, so dass die Gewichtungen mit einer oder mehreren Eigenschaften der Probe korreliert werden können. Ein ICE kann ein optisches Substrat mit mehreren gestapelten dielektrischen Schichten sein (z.B. etwa 2 bis etwa 50 Schichten), wobei jede einen anderen komplexen Brechungsindex von ihren benachbarten Schichten aufweist, zum Beispiel das optische Dünnfilmelement 205, wie hierin offenbart. Wie der Fachmann erkennen wird, und mit Hilfe dieser Offenbarung werden die spezifische Anzahl von Schichten in dem optischen Dünnfilmelement 205, die optischen Eigenschaften der Schichten, die optischen Eigenschaften des Substrats, die Dicke jeder Schicht usw. können so ausgewählt werden, dass das von der ICE verarbeitete Licht mit einer oder mehreren Eigenschaften der Probe in Beziehung steht. Ferner, und wie für den Fachmann und mit Hilfe dieser Offenbarung ersichtlich ist, da ICEs Informationen aus dem durch eine Probe modifizierten Licht passiv extrahieren, können ICEs in kostengünstige und robuste optische Analysewerkzeuge integriert werden. Daher können ICE-basierte optische Bohrlochanalysewerkzeuge ein relativ kostengünstiges, robustes und genaues System zum Überwachen der Qualität von beispielsweise Bohrlochflüssigkeiten bereitstellen.
In einer Ausführungsform kann der ICE ferner in einer optischen Rechenvorrichtung 2700 verwendet werden. Optische Rechengeräte, die allgemein auch als optoanalytische Geräte bezeichnet werden, können verwendet werden, um eine Probe oder Substanz in Echtzeit zu analysieren und zu überwachen. Für die Zwecke der Offenbarung hierin bezieht sich der Begriff „optische Rechenvorrichtung“ auf eine optische Vorrichtung, die dazu konfiguriert ist, eine mit einer Substanz assoziierte elektromagnetische Strahlungseingabe zu empfangen und eine elektromagnetische Strahlungsausgabe von einem optischen Verarbeitungselement zu erzeugen (z.B. ICE, wie das optische Dünnfilmelement 205), das innerhalb der optischen Rechenvorrichtung angeordnet oder anderweitig damit verbunden ist. Die mit dem optischen Verarbeitungselement optisch wechselwirkende elektromagnetische Strahlung wird so verändert, dass sie von einem Detektor auslesbar ist, so dass eine Ausgabe des Detektors mit einer bestimmten Eigenschaft des zu analysierenden Stoffes korreliert werden kann. Die Ausgabe elektromagnetischer Strahlung von dem optischen Verarbeitungselement kann reflektierte, transmittierte und/oder gestreute elektromagnetische Strahlung sein. Ob der Detektor reflektierte, transmittierte oder gestreute elektromagnetische Strahlung analysiert, kann durch strukturelle Parameter der optischen Rechenvorrichtung sowie andere dem Fachmann bekannte Überlegungen diktiert werden.
In einigen Ausführungsformen kann die optische Rechenvorrichtung 2700 in einem Bohrlochwerkzeug in einem Bohrloch verwendet werden, das eine unterirdische Formation durchdringt. Zum Beispiel kann das Bohrlochwerkzeug ein Bohrlochmesswerkzeug sein, wobei das Bohrlochmesswerkzeug als ein ICEbasiertes optisches Analysewerkzeug konfiguriert sein kann. Als weiteres Beispiel kann das Bohrlochwerkzeug eine Bohrlochbaugruppe, eine Bohrbaugruppe, ein Probenahmewerkzeug einer Drahtleitungsanwendung und eine mit Förderrohren verbundene Messvorrichtung und dergleichen oder Kombinationen davon sein.
In einer Ausführungsform können ein System zum Herstellen optischer Dünnfilmelemente und Verfahren zu seiner Verwendung, wie hierin offenbart, Vorteile im Vergleich zu herkömmlichen Systemen zum Herstellen optischer Dünnfilmelemente und Verfahren zu seiner Verwendung aufweisen. Herkömmlicherweise werden optische Dünnschichtelemente auf großen Substraten hergestellt, die anschließend entkernt oder zu optischen Dünnschichtelementen gewünschter Größe bemessen werden. Die Herstellung einer kleinen Anzahl kundenspezifischer optischer Dünnschichtelemente bringt jedoch einzigartige Herausforderungen mit sich, wie Schwierigkeiten bei der Sicherung von Substraten in Bezug auf die Ablagerungsfahne, individuelle Qualitätskontrolle usw.
In einer Ausführungsform können ein System zum Herstellen optischer Dünnschichtelemente und Verfahren zu deren Verwendung, wie hierin offenbart, vorteilhafterweise das Abscheiden von im Wesentlichen gleichförmigen Dünnschichtstapeln auf Substraten gewünschter Form und Größe bereitstellen, ohne dass die erhaltenen optischen Dünnschichtelemente weiter dimensioniert werden müssen. Zusätzliche Vorteile der Systeme zum Herstellen optischer Dünnfilmelemente und Verfahren zu deren Verwendung, wie sie hierin offenbart sind, können dem Fachmann beim Betrachten dieser Offenbarung offensichtlich sein.
ZUSÄTZLICHE OFFENLEGUNG
Eine erste Ausführungsform, die ein System zum Herstellen eines optischen Dünnfilmelements (205) ist, umfassend (i) ein optisches Dünnfilmelement (205) umfassend ein Substrat (210) und einen ersten Dünnfilmstapel (230), wobei der erste Dünnfilmstapel (230) auf einer ersten Abscheidungsseite (220) des Substrats (210) abgeschieden wird; wobei der erste Dünnfilmstapel (230) zwei oder mehr Filmschichten umfasst; wobei der erste Dünnfilmstapel (230) durch eine erste gleichförmige Filmdicke gekennzeichnet ist; und wobei die erste gleichmäßige Filmdicke als eine Dickenschwankung von weniger als etwa ± 5 % in beliebigen 10 mm² des ersten Dünnfilmstapels (230) im Vergleich zu einer durchschnittlichen Dicke des ersten Dünnfilmstapels über den gesamten ersten Dünnfilmstapel (230) definiert ist, (ii) einen Halter (100), der mindestens eine Halteröffnung (110) umfasst; wobei der Halter (100) eine Halteraußenseite (102) und eine Halterinnenseite (104) hat; wobei die Halteraußenseite (102) mindestens eine abgeschrägte Kante (140) aufweist, die sich in eine Lippe (130) erstreckt; wobei die abgeschrägte Kante (140) und die Lippe (130) die mindestens eine Halteröffnung (110) definieren; wobei die Lippe (130) eine im Wesentlichen flache Seite (131) und eine abgeschrägte Kantenseite (132) hat;
wobei die abgeschrägte Kante (140) und/oder die abgeschrägte Kantenseite (132) der Lippe (130) einen Winkel (135) von weniger als ungefähr 45° mit der im Wesentlichen flachen Seite (131) der Lippe (130) und/ oder der ersten Abscheidungsseite (220) bilden; wobei die im Wesentlichen flache Seite (131) der Lippe (130) und die Halterinnenseite (104) eine Halterfassung (150) definieren; wobei der Halter (100) konfiguriert ist, um das Substrat (210) in der Halterfassung (150) aufzunehmen; wobei die Halteröffnung (110) konfiguriert ist, um die erste Abscheidungsseite (220) des Substrats (210) einer Abscheidungsfahne (250, 433, 435) auszusetzen; wobei ein Abschnitt der ersten Abscheidungsseite (220) des Substrats (210) die im Wesentlichen flache Seite (131) der Lippe (130) berührt, wodurch ermöglicht wird, dass der erste Dünnfilmstapel (230) auf der ersten Abscheidungsseite (220) des Substrats (210) abgeschieden wird; und wobei die abgeschrägte Kantenseite (132) der Lippe (130) und/oder die abgeschrägte Kante (140) für die erste gleichförmige Filmdicke des ersten Dünnfilmstapels (230) sorgen, und (iii) eine Abscheidungsquelle, die konfiguriert ist, um die Abscheidungsfahne (250, 433, 435) zum Abscheiden des ersten Dünnfilmstapels (230) auf der ersten Abscheidungsseite (220) des Substrats (210) bereitzustellen; wobei sich die Ablagerungsfahne (250, 433, 435) in Richtung der ersten Ablagerungsseite (220) des Substrats (210) in einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der im Wesentlichen flachen Seite (131) der Lippe (130) und/oder zu der ersten Abscheidungsseite (220) des Substrats (210) bewegt; und wobei die abgeschrägte Kantenseite (132) der Lippe (130) der Ablagerungsfahne (250, 433, 435) zugewandt ist.
Eine zweite Ausführungsform, die das System der ersten Ausführungsform ist, wobei ein Wert des Winkels (135) zwischen (a) der im Wesentlichen flachen Seite (131) der Lippe (130) und/oder der ersten Abscheidungsseite (220) des Substrats (210) und (b) der abgeschrägten Kantenseite (132) der Lippe (130) und/oder der abgeschrägten Kante (140) wirksam zum Minimieren von Kanteneffekten eines gegebenen räumlichen Profils der Ablagerungsfahne ist.
Eine dritte Ausführungsform, die das System einer der ersten und zweiten Ausführungsformen ist, wobei das optische Dünnfilmelement (205) durch eine Größe der ersten Abscheidungsseite (220) des Substrats (210) von weniger als ungefähr 0,5 Zoll (12,7 mm) gekennzeichnet ist.
Eine vierte Ausführungsform, die das System einer der ersten bis dritten Ausführungsformen ist, wobei das optische Dünnfilmelement (205) durch eine Größe der ersten Abscheidungsseite (220) des Substrats (210) von weniger als ungefähr 0,25 Zoll (6,4 mm) gekennzeichnet ist.
Eine fünfte Ausführungsform, die das System der dritten Ausführungsform ist, wobei die Größe der ersten Abscheidungsseite (220) des Substrats (210) nicht modifiziert wird, nachdem der erste Dünnfilmstapel (230) auf der ersten Abscheidungsseite (220) des Substrats (210) abgeschieden wurde.
Eine sechste Ausführungsform, die das System einer der ersten bis fünften Ausführungsformen ist, wobei die Lippe (130) durch eine Endkante (136) gekennzeichnet ist, die ferner die Halteröffnung (110) definiert.
Eine siebte Ausführungsform, die das System der sechsten Ausführungsform ist, wobei die Abschlusskante (136) eine scharfe Abschlusskante (145) ist.
Eine achte Ausführungsform, die das System der sechsten Ausführungsform ist, wobei die Abschlusskante (136) eine abgestumpfte Abschlusskante (240) ist.
Eine neunte Ausführungsform, die das System der sechsten Ausführungsform ist, wobei die Abschlusskante (136) eine ablenkende Abschlusskante (440) ist.
Eine zehnte Ausführungsform, die das System einer der ersten bis neunten Ausführungsformen ist, wobei die Halteröffnung (110), die erste Abscheidungsseite (220) des Substrats (210) oder sowohl die Halteröffnung (110) als auch die erste Abscheidungsseite (220) des Substrats (210) kreisförmig (510) sind.
Eine elfte Ausführungsform, die das System einer der ersten bis neunten Ausführungsformen ist, wobei die Halteröffnung (110), die erste Abscheidungsseite (220) des Substrats (210) oder sowohl die Halteröffnung (110) als auch die erste Abscheidungsseite (220) des Substrats (210) elliptisch (520) sind.
Eine zwölfte Ausführungsform, die das System einer der ersten bis neunten Ausführungsformen ist, wobei die Halteröffnung (110), die erste Abscheidungsseite (220) des Substrats (210) oder sowohl die Halteröffnung (110) als auch die erste Abscheidungsseite (220) des Substrats (210) durch eine unregelmäßige Geometrie gekennzeichnet sind (530).
Eine dreizehnte Ausführungsform, die das System einer der ersten bis zwölften Ausführungsformen ist, wobei das Substrat (210) eine zweite Abscheidungsseite (225) aufweist, die der ersten Abscheidungsseite (220) räumlich gegenüberliegt; wobei das optische Dünnfilmelement (205) ferner einen zweiten Dünnfilmstapel (231) umfasst, wobei der zweite Dünnfilmstapel (231) auf der zweiten Abscheidungsseite (225) des Substrats (210) abgeschieden wird; wobei der zweite Dünnfilmstapel (231) zwei oder mehr Filmschichten umfasst; wobei der zweite Dünnfilmstapel (231) gekennzeichnet ist durch eine zweite gleichförmige Filmdicke; wobei die zweite gleichmäßige Filmdicke definiert ist als eine Dickenvariation von weniger als etwa ± 5% in beliebigen 10 mm² des zweiten Dünnfilmstapels (231) im Vergleich zu einer durchschnittlichen zweiten Dünnfilmstapeldicke über den gesamten zweiten Dünnfilmstapel (231).
Eine vierzehnte Ausführungsform, die das System der dreizehnten Ausführungsform ist, die ferner einen Gegenhalter (301) umfasst; wobei der Gegenhalter (301) den Halter (100) und das Substrat (210) kontaktiert; und wobei der Gegenhalter (301) das Befestigen des Substrats (210) an Ort und Stelle für die Abscheidung des ersten Dünnfilmstapels (230) auf der ersten Abscheidungsseite (220) des Substrats (210), die Abscheidung des zweiten Dünnfilmstapels (231) auf der zweiten Abscheidungsseite (225) des Substrats (210), oder sowohl die Abscheidung des ersten Dünnfilmstapels (230) auf der ersten Abscheidungsseite (220) des Substrats (210) als auch die Abscheidung des zweiten Dünnfilmstapels (231) auf der zweiten Abscheidungsseite (225) des Substrats (210) bereitstellt.
Eine fünfzehnte Ausführungsform, die das System der vierzehnten Ausführungsform ist, wobei der Gegenhalter (301) mindestens eine Gegenhalteröffnung (310) umfasst; wobei der Gegenhalter (301) eine Gegenhalteraußenseite (302) und eine Gegenhalterinnenseite (304) hat; wobei die Gegenhalterinnenseite (304) die Halterinnenseite (104) berührt; wobei die Außenseite (302) des Gegenhalters mindestens eine abgeschrägte Kante (340) aufweist, die sich in eine Lippe (330) erstreckt; wobei die abgeschrägte Kante (340) und die Lippe (330) des Gegenhalters (301) die mindestens eine Gegenhalteröffnung (310) definieren; wobei die Lippe (330) des Gegenhalters (301) eine im Wesentlichen flache Seite (331) und eine abgeschrägte Kantenseite (332) hat; wobei die abgeschrägte Kante (340) und/oder die abgeschrägte Kantenseite (332) der Lippe (330) des Gegenhalters (301) einen Winkel (335) von weniger als ungefähr 45° mit der im Wesentlichen flachen Seite (331) von der Lippe (330) des Gegenhalters (301) und/oder der zweiten Ablageseite (225) bilden; wobei die im Wesentlichen flache Seite (331) der Lippe (330) des Gegenhalters (301) und die Innenseite (304) des Gegenhalters eine Gegenhalterfassung (350) definieren; wobei der Gegenhalter (301) konfiguriert ist, um das Substrat (210) in der Gegenhalterfassung (350) aufzunehmen; wobei die Gegenhalteröffnung (310) konfiguriert ist, um die zweite Abscheidungsseite (225) des Substrats (210) einer Abscheidungsfahne (250, 433, 435) auszusetzen; wobei ein Abschnitt der zweiten Abscheidungsseite (225) des Substrats (210) die im Wesentlichen flache Seite (331) der Lippe (330) des Gegenhalters (301) berührt, wodurch ermöglicht wird, dass der zweite Dünnfilmstapel (231) auf der zweiten Abscheidungsseite (225) des Substrats (210) abgeschieden wird; wobei die abgeschrägte Kantenseite (332) der Lippe (330) und/oder die abgeschrägte Kante (340) des Gegenhalters (301) für die zweite gleichförmige Filmdicke des zweiten Dünnfilmstapels (231) sorgen; wobei die Halteröffnung (110) und die Gegenhalteröffnung (310) gleich oder unterschiedlich sind; und wobei die abgeschrägte Kantenseite (332) der Lippe (330) des Gegenhalters (301) gleich oder verschieden von der abgeschrägten Kantenseite (132) der Lippe (130) des Halters (100) ist.
Eine sechzehnte Ausführungsform, die das System der fünfzehnten Ausführungsform ist, wobei der Halter (100) und der Gegenhalter (301) konfiguriert sind, um das befestigte Substrat (210) räumlich zu drehen, um bereitzustellen, dass sich die Abscheidungsfahne (250, 433, 435) in Richtung der zweiten Abscheidungsseite (225) des Substrats (210) in einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der im Wesentlichen flachen Seite (331) der Lippe (330) des Gegenhalters (301) und/oder zur zweiten Abscheidungsseite (225) des Substrats (210) bewegt; und wobei die abgeschrägte Kantenseite (332) der Lippe (330) des Gegenhalters (301) der Ablagerungsfahne (250, 433, 435) zugewandt ist.
Eine siebzehnte Ausführungsform, die das System der sechzehnten Ausführungsform ist, wobei die abgeschrägte Kante (340) des Gegenhalters (301) und/oder die abgeschrägte Kantenseite (332) der Lippe (330) des Gegenhalters (301) durch eine Geometrie gekennzeichnet sind, die zum Minimieren von Kanteneffekten eines gegebenen räumlichen Profils einer Ablagerungsfahne wirksam ist.
Eine achtzehnte Ausführungsform, die das System einer der dreizehnten bis siebzehnten Ausführungsformen ist, wobei das optische Dünnfilmelement (205) durch eine Größe der zweiten Abscheidungsseite (225) des Substrats (210) von weniger als ungefähr 0,5 Zoll (12,7 mm) gekennzeichnet ist.
Eine neunzehnte Ausführungsform, die das System einer der dreizehnten bis achtzehnten Ausführungsform ist, wobei das optische Dünnfilmelement (205) durch eine Größe der zweiten Abscheidungsseite (225) des Substrats (210) von weniger als ungefähr 0,25 Zoll (6,4 mm) gekennzeichnet ist.
Eine zwanzigste Ausführungsform, die das System einer der dreizehnten bis neunzehnten Ausführungsform ist, wobei die erste Abscheidungsseite (220) und die zweite Abscheidungsseite (225) des Substrats (210) im Wesentlichen parallel zueinander sind.
Eine einundzwanzigste Ausführungsform, die das System einer der dreizehnten bis zwanzigsten Ausführungsformen ist, wobei die erste Abscheidungsseite (220) und die zweite Abscheidungsseite (225) des Substrats (210) nicht parallel zueinander sind.
Eine zweiundzwanzigste Ausführungsform, die das System einer der dreizehnten bis einundzwanzigsten Ausführungsformen ist, wobei ein Abstand zwischen der ersten Abscheidungsseite (220) und der zweiten Abscheidungsseite (225) des Substrats (210) kleiner ist als die Größe der ersten Abscheidungsseite (220) und/oder die Größe der zweiten Abscheidungsseite (225).
Eine dreiundzwanzigste Ausführungsform, die das System einer der dreizehnten bis einundzwanzigsten Ausführungsformen ist, wobei ein Abstand zwischen der ersten Abscheidungsseite (220) und der zweiten Abscheidungsseite (225) des Substrats (210) gleich oder größer als die Größe der ersten Abscheidungsseite (220) und/oder die Größe der zweiten Abscheidungsseite (225) ist.
Eine vierundzwanzigste Ausführungsform, die das System einer der dreizehnten bis dreiundzwanzigsten Ausführungsformen ist, wobei jeder von dem ersten Dünnfilmstapel (230) und dem zweiten Dünnfilmstapel (231) unabhängig ungefähr 2 bis ungefähr 50 Schichten umfasst.
Eine fünfundzwanzigste Ausführungsform, die das System einer der dreizehnten bis vierundzwanzigsten Ausführungsformen ist, wobei jeder von dem ersten Dünnfilmstapel (230) und dem zweiten Dünnfilmstapel (231) unabhängig von ungefähr 7 bis ungefähr 25 Schichten umfasst.
Eine sechsundzwanzigste Ausführungsform, die das System einer der dreizehnten bis fünfundzwanzigsten Ausführungsformen ist, wobei jede Schicht des ersten Dünnfilmstapels (230) und/oder des zweiten Dünnfilmstapels (231) unabhängig durch eine Dicke von ungefähr 0,5 nm bis ungefähr 2 µm gekennzeichnet ist.
Eine siebenundzwanzigste Ausführungsform, die das System einer der dreizehnten bis sechsundzwanzigsten Ausführungsformen ist, wobei jeder des ersten Dünnfilmstapels (230) und/oder des zweiten Dünnfilmstapels (231) unabhängig durch eine Dicke von ungefähr 1 nm bis ungefähr 10 µm gekennzeichnet ist.
Eine achtundzwanzigste Ausführungsform, die das System einer der ersten bis siebenundzwanzigsten Ausführungsformen ist, wobei das Substrat (210) ein optisch transparentes Material, Glas, optisch transparentes Glas, Siliziumdioxid, Saphir, Silizium, Germanium, Zinkselenid, Zinksulfid, Polycarbonat, Polymethylmethacrylat (PMMA), Polyvinylchlorid (PVC), Diamant, Keramik oder Kombinationen davon umfasst.
Eine neunundzwanzigste Ausführungsform, die das System einer der dreizehnten bis achtundzwanzigsten Ausführungsformen ist,
wobei jede Schicht des ersten Dünnfilmstapels (230) und/oder des zweiten Dünnfilmstapels (231) unabhängig Silizium (Si), Niob (Nb), Germanium (Ge), binäre Oxide, Quarz, Siliziumdioxid (SiO₂), Niob (Nb₂O₅), Germanium (GeO₂), Magnesiumfluorid (MgF₂), Titandioxid (TiO₂), Aluminiumoxid (Al₂O₃), Hafniumdioxid (HfO₂), ternäre Oxide oder Kombinationen davon umfasst.
Eine dreißigste Ausführungsform, die das System einer der dreizehnten bis neunundzwanzigsten Ausführungsformen ist, wobei zwei beliebige benachbarte Schichten des ersten Dünnfilmstapels (230) und/oder des zweiten Dünnfilmstapels (231) durch einen unterschiedlichen Brechungsindex voneinander gekennzeichnet sind.
Eine einunddreißigste Ausführungsform, die das System einer der ersten bis dreißigsten Ausführungsformen ist, wobei der Halter (100) eine Vielzahl von Halteröffnungen (110) umfasst; wobei die Vielzahl von Halteröffnungen (110) die Abscheidung eines Dünnfilmstapels auf einer Vielzahl von Substraten (210) ermöglicht; und wobei jede Halteröffnung (110) konfiguriert ist, um die Abscheidung eines Dünnfilmstapels auf einem einzelnen Substrat (210) zu ermöglichen.
Eine zweiunddreißigste Ausführungsform, die ein Verfahren (2000) zum Herstellen eines optischen Dünnfilmelements (205) ist, umfassend (a) Platzieren (2100) eines Substrats (210) in einer Halterfassung (150) eines Halters (100); wobei das Substrat (210) eine erste Abscheidungsseite (220) hat; wobei der Halter (100) mindestens eine Halteröffnung (110) umfasst; wobei der Halter (100) eine Halteraußenseite (102) und eine Halterinnenseite (104) hat; wobei die Halteraußenseite (102) mindestens eine abgeschrägte Kante (140) aufweist, die sich in eine Lippe (130) erstreckt; wobei die abgeschrägte Kante (140) und die Lippe (130) die mindestens eine Halteröffnung (110) definieren; wobei die Lippe (130) eine im Wesentlichen flache Seite (131) und eine abgeschrägte Kantenseite (132) hat; wobei die abgeschrägte Kante (140) und/oder die abgeschrägte Kantenseite (132) der Lippe (130) einen Winkel (135) von weniger als ungefähr 45° mit der im Wesentlichen flachen Seite (131) der Lippe (130) und/ oder der ersten Abscheidungsseite (220) bilden; wobei die im Wesentlichen flache Seite (131) der Lippe (130) und die Halterinnenseite (104) die Halterfassung (150) definieren, und (b) Abscheiden (2200) eines ersten Dünnschichtstapels (230) auf einer ersten Abscheidungsseite (220) des Substrats (210) mit einer Abscheidungsfahne (250, 433, 435), um ein optisches Dünnschichtelement zu bilden (205), wobei das optische Dünnfilmelement (205) das Substrat (210) und den ersten Dünnfilmstapel (230) umfasst, der auf der ersten Abscheidungsseite (220) des Substrats (210) abgeschieden ist, wobei der erste Dünnfilmstapel (230) zwei oder mehr Filmschichten umfasst; wobei der erste Dünnfilmstapel (230) durch eine erste gleichförmige Filmdicke gekennzeichnet ist; und wobei die erste gleichförmige Filmdicke als eine Dickenvariation von weniger als etwa ± 5% in beliebigen 10 mm² des ersten Dünnfilmstapels (230) im Vergleich zu einer durchschnittlichen Dicke des ersten Dünnfilmstapels über den gesamten ersten Dünnfilmstapel (230) definiert ist, wobei ein Abschnitt der ersten Abscheidungsseite (220) des Substrats (210) die im Wesentlichen flache Seite (131) der Lippe (130) berührt; wobei die Halteröffnung (110) die erste Abscheidungsseite (220) des Substrats (210) der Abscheidungsfahne (250, 433, 435) ausgesetzt ist; wobei die abgeschrägte Kantenseite (132) der Lippe (130) und/oder die abgeschrägte Kante (140) für die erste gleichmäßige Filmdicke des ersten Dünnfilmstapels (230) sorgen, wobei sich die Ablagerungsfahne (250, 433, 435) in Richtung der ersten Ablagerungsseite (220) des Substrats (210) in einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der im Wesentlichen flachen Seite (131) der Lippe (130) und/oder zur ersten Ablagerungsseite (220) bewegt; und wobei die abgeschrägte Kantenseite (132) der Lippe (130) der Ablagerungsfahne (250, 433, 435) zugewandt ist.
Ein dreiunddreißigstes Ausführungsbeispiel, das das Verfahren (2000) des zweiunddreißigsten Ausführungsbeispiels ist, das weiterhin das Modifizieren der Größe des optischen Dünnfilmelements (205) ausschließt.
Eine vierunddreißigste Ausführungsform, die das Verfahren (2000) einer der zweiunddreißigsten und der dreiunddreißigsten Ausführungsform ist, wobei das Substrat (210) auf eine Zielgröße bemessen wird, bevor der erste Dünnfilmstapel (230) abgeschieden wird.
Eine fünfunddreißigste Ausführungsform, die das Verfahren (2000) einer der zweiunddreißigsten bis vierunddreißigsten Ausführungsformen ist, wobei ein räumliches Profil einer Ablagerungsfahne gemäß der Geometrie der abgeschrägten Kante (140) und/oder der Geometrie der abgeschrägten Kantenseite (132) der Lippe (130) abgestimmt wird, um eine Minimierung von Kanteneffekten während des Abscheidens des ersten Dünnfilmstapels (230) bereitzustellen.
Eine sechsunddreißigste Ausführungsform, die das Verfahren (2000) der fünfunddreißigsten Ausführungsform ist, wobei das räumliche Profil der Ablagerungsfahne durch Fokussieren der Ablagerungsfahne (250, 433, 435); durch Maskieren der Ablagerungsfahne (250, 433, 435); oder beides durch Fokussieren der Ablagerungsfahne (250, 433, 435) und durch Maskieren der Ablagerungsfahne (250, 433, 435) abgestimmt wird.
Eine siebenunddreißigste Ausführungsform, die das Verfahren (2000) der sechsunddreißigsten Ausführungsform ist, wobei ein Elektronenstrahl eine Abscheidungsquelle kontaktiert, um die Abscheidungsfahne (250, 433, 435) zu erzeugen, und wobei das räumliche Profil der Ablagerungsfahne durch Fokussieren des Elektronenstrahls, durch Maskieren des Elektronenstrahls oder durch beides durch Fokussieren des Elektronenstrahls und durch Maskieren des Elektronenstrahls abgestimmt wird.
Eine achtunddreißigste Ausführungsform, die das Verfahren (2000) der siebenunddreißigsten Ausführungsform ist, wobei der Elektronenstrahl ein unterstützter Ionenstrahl ist.
Eine neununddreißigste Ausführungsform, die das Verfahren (2000) einer der zweiunddreißigsten bis achtunddreißigsten Ausführungsformen ist, wobei das Substrat (210) eine zweite Abscheidungsseite (225) aufweist, die der ersten Abscheidungsseite (220) räumlich gegenüberliegt.
Ein vierzigstes Ausführungsbeispiel, das das Verfahren (2000) des neununddreißigsten Ausführungsbeispiels ist, das ferner das Invertieren (2300) des Substrats (210) in der Halterfassung (150) nach dem Abscheiden des ersten Dünnfilmstapels (230) umfasst; wobei die Halteröffnung (110) die zweite Abscheidungsseite (225) des Substrats (210) der Abscheidungsfahne (250, 433, 435) ausgesetzt ist; und wobei ein Abschnitt der zweiten Abscheidungsseite (225) des Substrats (210) die im Wesentlichen flache Seite (131) der Lippe (130) berührt.
Eine einundvierzigste Ausführungsform, die das Verfahren (2000) der vierzigsten Ausführungsform ist, die ferner das Abscheiden (2500) eines zweiten Dünnfilmstapels (231) mit der Abscheidungsfahne (250, 433, 435) auf der zweiten Abscheidungsseite (225) des Substrats (210) umfasst; wobei das optische Dünnfilmelement (205) ferner den zweiten Dünnfilmstapel (231) umfasst, der auf der zweiten Abscheidungsseite (225) des Substrats (210) abgeschieden ist.
Eine zweiundvierzigste Ausführungsform, die das Verfahren (2000) einer der neununddreißigsten bis einundvierzigsten Ausführungsformen ist, wobei ein Gegenhalter (301) den Halter (100) und das Substrat (210) kontaktiert, und wobei der Gegenhalter (301) dafür sorgt, dass das Substrat (210) an Ort und Stelle befestigt wird, um einen Dünnfilmstapel (230, 231) auf dem Substrat (210) abzuscheiden.
Eine dreiundvierzigste Ausführungsform, die das Verfahren (2000) der zweiundvierzigsten Ausführungsform ist, wobei der Gegenhalter (301) mindestens eine Gegenhalteröffnung (310) umfasst; wobei der Gegenhalter (301) eine Gegenhalteraußenseite (302) und eine Gegenhalterinnenseite (304) hat; wobei die Gegenhalterinnenseite (304) die Halterinnenseite (104) berührt; wobei die Außenseite (302) des Gegenhalters mindestens eine abgeschrägte Kante (340) aufweist, die sich in eine Lippe (330) erstreckt; wobei die abgeschrägte Kante (340) und die Lippe (330) des Gegenhalters (301) die mindestens eine Gegenhalteröffnung (310) definieren; wobei die Lippe (330) des Gegenhalters (301) eine im Wesentlichen flache Seite (331) und eine abgeschrägte Kantenseite (332) hat; wobei die abgeschrägte Kante (340) und/oder die abgeschrägte Kantenseite (332) der Lippe (330) des Gegenhalters (301) einen Winkel (335) von weniger als ungefähr 45° mit der im Wesentlichen flachen Seite (331) der Lippe (330) des Gegenhalters (301) und/oder der zweiten Ablageseite (225) bilden; wobei die im Wesentlichen flache Seite (331) der Lippe (330) des Gegenhalters (301) und die Innenseite (304) des Gegenhalters eine Gegenhalterfassung (350) definieren; wobei ein Abschnitt der zweiten Abscheidungsseite (225) des Substrats (210) die im Wesentlichen flache Seite (331) der Lippe (330) des Gegenhalters (301) berührt; wobei die Halteröffnung (110) und die Gegenhalteröffnung (310) gleich oder unterschiedlich sind; und wobei die abgeschrägte Kantenseite (332) der Lippe (330) des Gegenhalters (301) gleich oder verschieden von der abgeschrägten Kantenseite (132) der Lippe (130) des Halters (100) ist.
Ein vierundvierzigstes Ausführungsbeispiel, das das Verfahren (2000) des dreiundvierzigsten Ausführungsbeispiels ist, das ferner Folgendes umfasst (i) das Umdrehen (2400) des in dem Halter (100) befestigten Substrats (210) und des Gegenhalters (301) nach dem Abscheiden den ersten Dünnfilmstapel (230); und (ii) Abscheiden (2500) eines zweiten Dünnfilmstapels (231) auf der zweiten Abscheidungsseite (225) des Substrats (210), mit der Abscheidungsfahne (250, 433, 435), wobei das optische Dünnfilmelement (205) ferner den zweiten Dünnfilmstapel (231) umfasst, der auf der zweiten Abscheidungsseite (225) des Substrats (210) abgeschieden ist, wobei der zweite Dünnfilmstapel (231) zwei oder mehr Filmschichten umfasst; wobei der zweite Dünnfilmstapel (231) durch eine zweite gleichförmige Filmdicke gekennzeichnet ist; wobei die zweite gleichmäßige Filmdicke als eine Dickenvariation von weniger als etwa ± 5% in beliebigen 10 mm² des zweiten Dünnfilmstapels (231) im Vergleich zu einer durchschnittlichen zweiten Dünnfilmstapeldicke über den gesamten zweiten Dünnfilmstapel (231) definiert ist, wobei die Gegenhalteröffnung (310) die zweite Abscheidungsseite (225) des Substrats (210) der Abscheidungsfahne (250, 433, 435) ausgesetzt ist; wobei die abgeschrägte Kante der Lippe der Gegenhalteröffnung (310) der Ablagerungsfahne (250, 433, 435) zugewandt ist; und wobei die abgeschrägte Kantenseite (332) der Lippe (330) und/oder die abgeschrägte Kante (340) des Gegenhalters (301) für die zweite gleichförmige Filmdicke des zweiten Dünnfilmstapels (231) sorgen.
Eine fünfundvierzigste Ausführungsform, die das Verfahren (2000) der vierundvierzigsten Ausführungsform ist, wobei das optische Dünnfilmelement (205) einer Qualitätskontrollanalyse unterzogen (2600) wird, wobei die Qualitätskontrollanalyse mindestens eine Analysetechnik umfasst, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ellipsometrie, Reflexionsspektroskopie, Transmissionsspektroskopie und Kombinationen davon.
Eine sechsundvierzigste Ausführungsform, die das Verfahren (2000) der fünfundvierzigsten Ausführungsform ist, wobei die Qualitätskontrollanalyse Ellipsometrie umfasst, um die Filmdicke und die Gleichmäßigkeit des ersten Dünnfilmstapels (230) und/oder des zweiten Dünnfilmstapels (231) zu beurteilen.
Eine siebenundvierzigste Ausführungsform, die das Verfahren (2000) einer der fünfundvierzigsten und der sechsundvierzigsten Ausführungsform ist,
wobei die Qualitätskontrollanalyse Reflexionsspektroskopie umfasst, um eine Reflexionsfunktion des optischen Dünnfilmelements (205) zu beurteilen.
Eine achtundvierzigste Ausführungsform, die das Verfahren (2000) einer der fünfundvierzigsten bis siebenundvierzigsten Ausführungsformen ist, wobei die Qualitätskontrollanalyse Transmissionsspektroskopie umfasst, um eine Transmissionsfunktion des optischen Dünnfilmelements (205) zu beurteilen.
Eine neunundvierzigste Ausführungsform, die das Verfahren (2000) einer der fünfundvierzigsten bis achtundvierzigsten Ausführungsformen ist, wobei der erste Dünnfilmstapel (230) vor und/oder nach dem Abscheiden des zweiten Dünnfilmstapels (231) einer Qualitätskontrollanalyse unterzogen wird (2600).
Eine fünfzigste Ausführungsform, die das Verfahren (2000) einer der vierten bis fünften bis neunundvierzigsten Ausführungsformen ist, wobei der erste Dünnfilmstapel (230) und/oder der zweite Dünnfilmstapel (231) einer Qualitätskontrollanalyse unterzogen (2600) werden.
Eine einundfünfzigste Ausführungsform, die das Verfahren (2000) einer der zweiunddreißigsten bis fünfzigsten Ausführungsformen ist, wobei das optische Dünnfilmelement (205) ein integriertes Rechenelement (ICE) ist, und wobei der ICE ferner in einer optischen Rechenvorrichtung verwendet wird (2700).
Eine zweiundfünfzigste Ausführungsform, die das Verfahren (2000) der einundfünfzigsten Ausführungsform ist, wobei die optische Rechenvorrichtung in einem Bohrlochwerkzeug in einem Bohrloch verwendet wird (2700), das eine unterirdische Formation durchdringt.
Eine dreiundfünfzigste Ausführungsform, die ein Haltersystem zum Herstellen eines optischen Dünnfilmelements ist, umfassend (i) eine Halteraußenseite (102), umfassend mindestens eine abgeschrägte Kante (140), die sich in eine Lippe (130) erstreckt, die eine im Wesentlichen flache Seite (131) und eine abgeschrägte Kantenseite (132) umfasst, wobei die abgeschrägte Kante (140) und/oder die abgeschrägte Kantenseite (132) der Lippe (130) einen Winkel von weniger als ungefähr 45° mit der im Wesentlichen flachen Seite (131) der Lippe (130) bilden; (ii) mindestens eine Halteröffnung (110), die durch die abgeschrägte Kante (140) und die Lippe (130) definiert wird; (iii) eine Halterinnenseite (104); und (iv) eine Halterfassung (150), die durch die im Wesentlichen flache Seite (131) der Lippe (130) und die Halterinnenseite (104) definiert wird, wobei der Halter (100) konfiguriert ist, um ein Substrat (210) in der Halterfassung (150) aufzunehmen; und wobei die Halteröffnung (110) konfiguriert ist, um eine erste Abscheidungsseite (220) des Substrats (210) einer Abscheidungsfahne (250, 433, 435) auszusetzen.
Obwohl Ausführungsformen der Erfindung gezeigt und beschrieben wurden, können Modifikationen davon von einem Fachmann vorgenommen werden, ohne vom Geist und den Lehren der Erfindung abzuweichen. Die hierin beschriebenen Ausführungsformen sind nur beispielhaft und sollen nicht einschränkend sein. Viele Variationen und Modifikationen der hierin offenbarten Erfindung sind möglich und liegen innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung. Wenn Zahlenbereiche oder Beschränkungen ausdrücklich angegeben sind, sollten solche ausdrücklichen Bereiche oder Beschränkungen so verstanden werden, dass sie iterative Bereiche oder Beschränkungen gleicher Größe einschließen, die in die ausdrücklich angegebenen Bereiche oder Beschränkungen fallen (z.B. von etwa 1 bis etwa 10 schließt 2, 3, 4 usw. ein; größer als 0,10 schließt 0,11, 0,12, 0,13 usw. ein). Wenn beispielsweise ein Zahlenbereich mit einer unteren Grenze R_L und einer oberen Grenze Ru offenbart wird, wird jede Zahl, die in den Bereich fällt, speziell offenbart. Insbesondere werden die folgenden Zahlen innerhalb des Bereichs speziell offenbart: R = R_L ± k* (R_U-R_L), wobei k eine Variable im Bereich von 1 Prozent bis 100 Prozent mit einem 1-Prozent-Inkrement ist, d.h. k ist 1 Prozent, 2 Prozent, 3 Prozent, 4 Prozent, 5 Prozent, 50 Prozent, 51 Prozent, 52 Prozent, ....., 95 Prozent, 96 Prozent, 97 Prozent, 98 Prozent, 99 Prozent oder 100 Prozent. Darüber hinaus wird auch jeder Zahlenbereich, der durch zwei R-Zahlen wie oben definiert definiert ist, speziell offenbart. Wenn ein Merkmal als „optional“ beschrieben wird, werden sowohl Ausführungsbeispiele mit diesem Merkmal als auch Ausführungsbeispiele ohne dieses Merkmal offenbart. In ähnlicher Weise betrachtet die vorliegende Offenbarung Ausführungsformen, bei denen dieses Merkmal erforderlich ist, und Ausführungsformen, bei denen dieses Merkmal ausdrücklich ausgeschlossen ist. Beide Alternativen sollen im Umfang des Anspruchs liegen. Die Verwendung breiterer Begriffe wie umfasst, enthält, aufweist usw. sollte so verstanden werden, dass sie engere Begriffe wie bestehend aus, im Wesentlichen bestehend aus, im Wesentlichen bestehend aus usw. unterstützen.
Dementsprechend wird der Schutzumfang nicht durch die obige Beschreibung beschränkt, sondern wird nur durch die folgenden Ansprüche beschränkt, wobei dieser Umfang alle Äquivalente des Gegenstands der Ansprüche umfasst. Jeder einzelne Anspruch ist als eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in die Beschreibung aufgenommen. Somit stellen die Ansprüche eine weitere Beschreibung dar und sind eine Ergänzung zu den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Die Diskussion einer Referenz in der Beschreibung des Standes der Technik ist kein Eingeständnis, dass sie Stand der Technik der vorliegenden Erfindung ist, insbesondere keine Referenz, die ein Veröffentlichungsdatum nach dem Prioritätsdatum dieser Anmeldung haben kann. Die Offenbarungen aller hierin zitierten Patente, Patentanmeldungen und Veröffentlichungen werden hiermit durch Bezugnahme aufgenommen, soweit sie beispielhafte, verfahrenstechnische oder andere Details zusätzlich zu den hierin dargelegten bereitstellen.

Claims

System zur Herstellung eines optischen Dünnfilmelements, umfassend: (i) ein optisches Dünnfilmelement, das ein Substrat und einen ersten Dünnfilmstapel umfasst, wobei der erste Dünnfilmstapel auf einer ersten Abscheidungsseite des Substrats abgeschieden wird; wobei der erste Dünnfilmstapel zwei oder mehr Filmschichten umfasst; wobei der erste Dünnfilmstapel gekennzeichnet ist durch eine erste gleichförmige Filmdicke; und wobei die erste gleichmäßige Filmdicke als eine Dickenschwankung von weniger als etwa ± 5 % in beliebigen 10 mm² des ersten Dünnfilmstapels im Vergleich zu einer durchschnittlichen Dicke des ersten Dünnfilmstapels über den gesamten ersten Dünnfilmstapel definiert ist; (ii) einen Halter mit mindestens einer Halteröffnung; wobei der Halter eine Halteraußenseite und eine Halterinnenseite hat; wobei die Halteraußenseite mindestens eine abgeschrägte Kante hat, die sich in eine Lippe erstreckt; wobei die abgeschrägte Kante und die Lippe die mindestens eine Halteröffnung definieren; wobei die Lippe eine im Wesentlichen flache Seite und eine abgeschrägte Kantenseite aufweist; wobei die abgeschrägte Kante und/oder die abgeschrägte Kantenseite der Lippe einen Winkel von weniger als ungefähr 45° mit der im Wesentlichen flachen Seite der Lippe und/oder der ersten Ablagerungsseite bilden; wobei die im Wesentlichen flache Seite der Lippe und die Halterinnenseite eine Halterfassung definieren; wobei der Halter konfiguriert ist, um das Substrat in der Halterfassung aufzunehmen; wobei die Halteröffnung konfiguriert ist, um die erste Abscheidungsseite des Substrats einer Abscheidungsfahne auszusetzen; wobei ein Abschnitt der ersten Abscheidungsseite des Substrats die im Wesentlichen flache Seite der Lippe berührt, wodurch ermöglicht wird, dass der erste Dünnfilmstapel auf der ersten Abscheidungsseite des Substrats abgeschieden wird; und wobei die abgeschrägte Kantenseite der Lippe und/oder die abgeschrägte Kante für die erste gleichförmige Filmdicke des ersten Dünnfilmstapels sorgen; und (iii) eine Abscheidungsquelle, die konfiguriert ist, um die Abscheidungsfahne zum Abscheiden des ersten Dünnfilmstapels auf der ersten Abscheidungsseite des Substrats bereitzustellen; wobei sich die Ablagerungsfahne in Richtung der ersten Ablagerungsseite des Substrats in einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der im Wesentlichen flachen Seite der Lippe und/oder zu der ersten Ablagerungsseite des Substrats bewegt; und wobei die abgeschrägte Kantenseite der Lippe der Ablagerungsfahne zugewandt ist.
System nach Anspruch 1, wobei ein Wert des Winkels zwischen (a) der im Wesentlichen flachen Seite der Lippe und/oder der ersten Abscheidungsseite des Substrats und (b) der abgeschrägten Kantenseite der Lippe und/oder der abgeschrägten Kante wirksam zum Minimieren von Kanteneffekten eines gegebenen räumlichen Profils der Ablagerungsfahne ist.
System nach Anspruch 1, wobei das optische Dünnfilmelement durch eine Größe der ersten Abscheidungsseite des Substrats von weniger als ungefähr 0,5 Zoll (12,7 mm) gekennzeichnet ist.
System nach Anspruch 1, wobei die Lippe durch eine Abschlusskante gekennzeichnet ist, die ferner die Halteröffnung definiertü wobei die Abschlusskante aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einer scharfen Abschlusskante, einer stumpfen Abschlusskante und einer ablenkenden Abschlusskante besteht.
System nach Anspruch 1, wobei das Substrat eine zweite Abscheidungsseite aufweist, die der ersten Abscheidungsseite räumlich gegenüberliegt; wobei das optische Dünnfilmelement ferner einen zweiten Dünnfilmstapel umfasst, wobei der zweite Dünnfilmstapel auf der zweiten Abscheidungsseite des Substrats abgeschieden wird; wobei der zweite Dünnfilmstapel zwei oder mehr Filmschichten umfasst; wobei der zweite Dünnfilmstapel durch eine zweite gleichförmige Filmdicke gekennzeichnet ist; wobei die zweite gleichmäßige Filmdicke als eine Dickenvariation von weniger als etwa ± 5 % in beliebigen 10 mm² des zweiten Dünnfilmstapels im Vergleich zu einer durchschnittlichen zweiten Dünnfilmstapeldicke über den gesamten zweiten Dünnfilmstapel definiert ist.
System nach Anspruch 5, ferner umfassend einen Gegenhalter; wobei der Gegenhalter den Halter und das Substrat kontaktiert; wobei der Gegenhalter dafür sorgt, dass das Substrat für die Abscheidung des ersten Dünnfilmstapels auf der ersten Abscheidungsseite des Substrats und/oder die Abscheidung des zweiten Dünnfilmstapels auf der zweiten Abscheidungsseite des Substrats an Ort und Stelle befestigt wird; wobei der Gegenhalter mindestens eine Gegenhalteröffnung umfasst; wobei der Gegenhalter eine Gegenhalteraußenseite und eine Gegenhalterinnenseite hat; wobei die Gegenhalterinnenseite die Halterinnenseite berührt; wobei die Gegenhalteraußenseite mindestens eine abgeschrägte Kante hat, die sich in eine Lippe erstreckt; wobei die abgeschrägte Kante und die Lippe des Gegenhalters die mindestens eine Gegenhalteröffnung definieren; wobei die Lippe des Gegenhalters eine im Wesentlichen flache Seite und eine abgeschrägte Kantenseite aufweist; wobei die abgeschrägte Kante und/oder die abgeschrägte Kantenseite der Lippe des Gegenhalters einen Winkel von weniger als ungefähr 45° mit der im Wesentlichen flachen Seite der Lippe des Gegenhalters und/oder der zweiten Absetzseite bilden; wobei die im Wesentlichen flache Seite der Lippe des Gegenhalters und die Gegenhalterinnenseite eine Gegenhalterfassung definieren; wobei der Gegenhalter dazu konfiguriert ist, das Substrat in der Gegenhalterfassung aufzunehmen; wobei die Gegenhalteröffnung konfiguriert ist, um die zweite Abscheidungsseite des Substrats einer Abscheidungsfahne auszusetzen; wobei ein Abschnitt der zweiten Abscheidungsseite des Substrats die im Wesentlichen flache Seite der Lippe des Gegenhalters berührt, wodurch ermöglicht wird, dass der zweite Dünnfilmstapel auf der zweiten Abscheidungsseite des Substrats abgeschieden wird; wobei die abgeschrägte Kantenseite der Lippe und/oder die abgeschrägte Kante des Gegenhalters für die zweite gleichförmige Filmdicke des zweiten Dünnfilmstapels sorgen; wobei die Halteröffnung und die Gegenhalteröffnung gleich oder unterschiedlich sind; und wobei die abgeschrägte Kantenseite der Lippe des Gegenhalters gleich oder verschieden von der abgeschrägten Kantenseite der Lippe des Halters ist.
System nach Anspruch 6, wobei der Halter und der Gegenhalter dazu konfiguriert sind, das befestigte Substrat räumlich zu drehen, um dafür zu sorgen, dass sich die Abscheidungsfahne in einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zur im Wesentlichen flachen Seite der Lippe des Gegenhalters und/oder zur zweiten Abscheidungsseite des Substrats zur zweiten Abscheidungsseite des Substrats bewegt; wobei die abgeschrägte Kantenseite der Lippe des Gegenhalters der Ablagerungsfahne zugewandt ist; und wobei die abgeschrägte Kante des Gegenhalters und/oder die abgeschrägte Kantenseite der Lippe des Gegenhalters durch eine Geometrie gekennzeichnet sind, die zum Minimieren von Kanteneffekten eines gegebenen räumlichen Profils der Ablagerungsfahne wirksam ist.
System nach Anspruch 5, wobei jeder von dem ersten Dünnfilmstapel und dem zweiten Dünnfilmstapel unabhängig ungefähr 2 bis ungefähr 50 Schichten umfasst; wobei jede Schicht des ersten Dünnfilmstapels und/oder des zweiten Dünnfilmstapels unabhängig durch eine Dicke von ungefähr 0,5 nm bis ungefähr 2 µm gekennzeichnet ist; wobei jeder von dem ersten Dünnfilmstapel und/oder dem zweiten Dünnfilmstapel unabhängig durch eine Dicke von ungefähr 1 nm bis ungefähr 10 µm gekennzeichnet ist; und wobei zwei beliebige benachbarte Schichten des ersten Dünnfilmstapels und/oder des zweiten Dünnfilmstapels voneinander durch einen unterschiedlichen Brechungsindex gekennzeichnet sind.
System nach Anspruch 5, wobei das Substrat ein optisch transparentes Material, Glas, optisch transparentes Glas, Siliziumdioxid, Saphir, Silizium, Germanium, Zinkselenid, Zinksulfid, Polycarbonat, Polymethylmethacrylat (PMMA), Polyvinylchlorid (PVC), Diamant, Keramik oder Kombinationen davon umfasst; und wobei jede Schicht des ersten Dünnfilmstapels und/oder des zweiten Dünnfilmstapels unabhängig Silizium (Si), Niob (Nb), Germanium (Ge), binäre Oxide, Quarz, Siliziumdioxid (SiO₂), Niob (Nb₂O₅), Germanium (GeO₂), Magnesiumfluorid (MgF₂), Titandioxid (TiO₂), Aluminiumoxid (Al₂O₃), Hafniumdioxid (HfO₂), ternäre Oxide, oder Kombinationen davon umfasst.
System nach Anspruch 1, wobei der Halter eine Vielzahl von Halteröffnungen umfasst; wobei die Vielzahl von Halteröffnungen die Abscheidung eines Dünnfilmstapels auf einer Vielzahl von Substraten ermöglicht; und wobei jede Halteröffnung konfiguriert ist, um die Abscheidung eines Dünnfilmstapels auf einem einzelnen Substrat zu ermöglichen.
Verfahren zum Herstellen eines optischen Dünnfilmelements, umfassend: (a) Platzieren eines Substrats in einer Halterfassung eines Halters; wobei das Substrat eine erste Abscheidungsseite hat; wobei der Halter mindestens eine Halteröffnung umfasst; wobei der Halter eine Halteraußenseite und eine Halterinnenseite hat; wobei die Halteraußenseite mindestens eine abgeschrägte Kante hat, die sich in eine Lippe erstreckt; wobei die abgeschrägte Kante und die Lippe die mindestens eine Halteröffnung definieren; wobei die Lippe eine im Wesentlichen flache Seite und eine abgeschrägte Kantenseite aufweist; wobei die abgeschrägte Kante und/oder die abgeschrägte Kantenseite der Lippe einen Winkel von weniger als ungefähr 45° mit der im Wesentlichen flachen Seite der Lippe und/oder der ersten Ablagerungsseite bilden; wobei die im Wesentlichen flache Seite der Lippe und die Halterinnenseite die Halterfassung definieren; und (b) Abscheiden eines ersten Dünnschichtstapels mit einer Abscheidungsfahne auf einer ersten Abscheidungsseite des Substrats, um ein optisches Dünnschichtelement zu bilden, wobei das optische Dünnfilmelement das Substrat und den ersten Dünnfilmstapel umfasst, der auf der ersten Abscheidungsseite des Substrats abgeschieden ist; wobei der erste Dünnfilmstapel zwei oder mehr Filmschichten umfasst; wobei der erste Dünnfilmstapel durch eine erste gleichförmige Filmdicke gekennzeichnet ist; und wobei die erste gleichförmige Filmdicke als eine Dickenvariation von weniger als etwa ± 5 % in beliebigen 10 mm 2 des ersten Dünnfilmstapels im Vergleich zu einer durchschnittlichen ersten Dünnfilmstapeldicke über den gesamten ersten Dünnfilmstapel definiert ist; wobei ein Abschnitt der ersten Abscheidungsseite des Substrats die im Wesentlichen flache Seite der Lippe berührt; wobei die Halteröffnung die erste Abscheidungsseite des Substrats der Abscheidungsfahne aussetzt; wobei die abgeschrägte Kantenseite der Lippe und/oder die abgeschrägte Kante für die erste gleichförmige Filmdicke des ersten Dünnfilmstapels sorgen; wobei sich die Ablagerungsfahne in Richtung der ersten Ablagerungsseite des Substrats in einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der im Wesentlichen flachen Seite der Lippe und/oder zu der ersten Ablagerungsseite bewegt; und wobei die abgeschrägte Kantenseite der Lippe der Ablagerungsfahne zugewandt ist.
Verfahren nach Anspruch 11, das ferner das Modifizieren der Größe des optischen Dünnfilmelements ausschließt; wobei das Substrat vor dem Abscheiden des ersten Dünnfilmstapels auf eine Zielgröße bemessen wird.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei ein räumliches Profil einer Ablagerungsfahne gemäß der Geometrie der abgeschrägten Kante und/oder der Geometrie der abgeschrägten Kantenseite der Lippe abgestimmt wird, um eine Minimierung von Kanteneffekten während des Abscheidens des ersten Dünnfilmstapels bereitzustellen.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei das räumliche Profil der Ablagerungsfahne durch Fokussieren der Ablagerungsfahne; durch Maskieren der Ablagerungsfahne; oder beides durch Fokussieren der Ablagerungsfahne und durch Maskieren der Ablagerungsfahne abgestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Substrat eine zweite Abscheidungsseite aufweist, die der ersten Abscheidungsseite räumlich gegenüberliegt.
Verfahren nach Anspruch 15, ferner umfassend (A) das Invertieren des Substrats in der Halterfassung nach dem Abscheiden des ersten Dünnfilmstapels; wobei die Halteröffnung die zweite Abscheidungsseite des Substrats der Abscheidungsfahne aussetzt; und wobei ein Abschnitt der zweiten Abscheidungsseite des Substrats die im Wesentlichen flache Seite der Lippe berührt; und (B) Abscheiden eines zweiten Dünnfilmstapels mit der Abscheidungsfahne auf der zweiten Abscheidungsseite des Substrats; wobei das optische Dünnfilmelement ferner den zweiten Dünnfilmstapel umfasst, der auf der zweiten Abscheidungsseite des Substrats abgeschieden ist.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei ein Gegenhalter den Halter und das Substrat kontaktiert; wobei der Gegenhalter dafür sorgt, dass das Substrat an Ort und Stelle befestigt wird, um einen Dünnfilmstapel auf dem Substrat abzulagern; wobei der Gegenhalter mindestens eine Gegenhalteröffnung umfasst; wobei der Gegenhalter eine Gegenhalteraußenseite und eine Gegenhalterinnenseite hat; wobei die Gegenhalterinnenseite die Halterinnenseite berührt; wobei die Außenseite des Gegenhalters mindestens eine abgeschrägte Kante hat, die sich in eine Lippe erstreckt; wobei die abgeschrägte Kante und die Lippe des Gegenhalters die mindestens eine Gegenhalteröffnung definieren; wobei die Lippe des Gegenhalters eine im Wesentlichen flache Seite und eine abgeschrägte Kantenseite aufweist; wobei die abgeschrägte Kante und/oder die abgeschrägte Kantenseite der Lippe des Gegenhalters einen Winkel von weniger als ungefähr 45° mit der im Wesentlichen flachen Seite der Lippe des Gegenhalters und/oder der zweiten Abscheidungsseite bilden; wobei die im Wesentlichen flache Seite der Lippe des Gegenhalters und die Gegenhalteraußenseite eine Gegenhalterfassung definieren; wobei der Gegenhalter das Substrat in der Gegenhalterfassung aufnimmt; wobei ein Abschnitt der zweiten Abscheidungsseite des Substrats die im Wesentlichen flache Seite der Lippe des Gegenhalters berührt; wobei die Halteröffnung und die Gegenhalteröffnung gleich oder unterschiedlich sind; und wobei die abgeschrägte Kantenseite der Lippe des Gegenhalters gleich oder verschieden von der abgeschrägten Kantenseite der Lippe des Halters ist.
Verfahren nach Anspruch 17, ferner umfassend (i) Umkehren des in dem Halter befestigten Substrats und dem Gegenhalter nach dem Abscheiden des ersten Dünnfilmstapels; und (ii) Abscheiden eines zweiten Dünnfilmstapels mit der Abscheidungsfahne auf der zweiten Abscheidungsseite des Substrats, wobei das optische Dünnfilmelement ferner den zweiten Dünnfilmstapel umfasst, der auf der zweiten Abscheidungsseite des Substrats abgeschieden ist; wobei der zweite Dünnfilmstapel zwei oder mehr Filmschichten umfasst; wobei der zweite Dünnfilmstapel durch eine zweite gleichförmige Filmdicke gekennzeichnet ist; wobei die zweite gleichmäßige Filmdicke als eine Dickenvariation von weniger als etwa ± 5 % in beliebigen 10 mm 2 des zweiten Dünnfilmstapels im Vergleich zu einer durchschnittlichen zweiten Dünnfilmstapeldicke über den gesamten zweiten Dünnfilmstapel definiert ist; wobei die Gegenhalteröffnung die zweite Abscheidungsseite des Substrats der Abscheidungsfahne aussetzt; wobei die abgeschrägte Kante der Lippe der Gegenhalteröffnung der Ablagerungsfahne zugewandt ist; und wobei die abgeschrägte Kantenseite der Lippe und/oder die abgeschrägte Kante des Gegenhalters für die zweite gleichförmige Filmdicke des zweiten Dünnfilmstapels sorgen.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei das optische Dünnfilmelement einer Qualitätskontrollanalyse unterzogen wird, wobei die Qualitätskontrollanalyse mindestens eine Analysetechnik umfasst, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ellipsometrie, Reflexionsspektroskopie, Transmissionsspektroskopie und Kombinationen davon.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das optische Dünnfilmelement ein integriertes Rechenelement (ICE) ist; wobei der ICE in einer optischen Rechenvorrichtung verwendet wird; und wobei die optische Rechenvorrichtung ferner in einem Bohrlochwerkzeug in einem Bohrloch verwendet wird, das eine unterirdische Formation durchdringt.
Haltersystem zum Herstellen eines optischen Dünnfilmelements, umfassend: eine Halteraußenseite, die mindestens eine abgeschrägte Kante umfasst, die sich in eine Lippe erstreckt, die eine im Wesentlichen flache Seite und eine abgeschrägte Kantenseite umfasst, wobei die abgeschrägte Kante und/oder die abgeschrägte Kantenseite der Lippe einen Winkel von weniger als ungefähr 45° mit der im Wesentlichen flachen Seite der Lippe bilden; mindestens eine Halteröffnung, die durch die abgeschrägte Kante und die Lippe definiert wird; eine Halterinnenseite; und eine Halterfassung, die durch die im Wesentlichen flache Seite der Lippe und die Halterinnenseite definiert ist, wobei der Halter dazu konfiguriert ist, ein Substrat in der Halterfassung aufzunehmen, und wobei die Halteröffnung konfiguriert ist, um eine erste Abscheidungsseite des Substrats einer Abscheidungsfahne auszusetzen.