EA027713B1 - A method for manufacture of a multi-zone optical filter chip and design thereof - Google Patents
A method for manufacture of a multi-zone optical filter chip and design thereof Download PDFInfo
- Publication number
- EA027713B1 EA027713B1 EA201500495A EA201500495A EA027713B1 EA 027713 B1 EA027713 B1 EA 027713B1 EA 201500495 A EA201500495 A EA 201500495A EA 201500495 A EA201500495 A EA 201500495A EA 027713 B1 EA027713 B1 EA 027713B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- chip
- zone
- optical
- mother substrate
- filter
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к области оптического приборостроения, в частности к технологии изготовления прецизионных оптических интерференционных фильтров, а именно к тонкопленочной технологии, и может быть использовано для изготовления различных оптических устройств, фильтрующих спектр излучения, например, в астрономии, в спектральных и космических исследованиях.The present invention relates to the field of optical instrumentation, in particular to the technology for manufacturing precision optical interference filters, namely to thin-film technology, and can be used for the manufacture of various optical devices that filter the radiation spectrum, for example, in astronomy, in spectral and space research.
В настоящее время известно большое количество оптических фильтров, изготовленных по тонкопленочным технологиям и описанных, например, в авторском свидетельстве [1] и в патенте Российской Федерации [2].At present, a large number of optical filters are known that are manufactured using thin-film technologies and are described, for example, in the copyright certificate [1] and in the patent of the Russian Federation [2].
В указанных источниках описаны интерференционные оптические фильтры, содержащие плоскую оптически прозрачную подложку, несущую на своей поверхности многослойные интерференционные покрытия различной конструкции. Интерференционные покрытия выполнены из чередующихся слоев с разными показателями преломления. Слои нанесены напылением или осаждением из раствора.The indicated sources describe interference optical filters containing a flat optically transparent substrate bearing multilayer interference coatings of various designs on its surface. Interference coatings are made of alternating layers with different refractive indices. The layers are applied by spraying or precipitation from a solution.
При этом спектральные диапазоны пропускания и поглощения обеспечиваются конструкцией интерференционных покрытий и оптическими свойствами подложки, на которую покрытия нанесены.In this case, the spectral transmission and absorption ranges are ensured by the design of interference coatings and the optical properties of the substrate on which the coatings are deposited.
В настоящее время требуется создание оптических систем различных конструкций, обеспечивающих избирательное отражение в нескольких участках спектра при сохранении прозрачности вне указанных участков. Это усложняет конструкцию конечного изделия и, как следствие, приводит к сложности его изготовления.Currently, the creation of optical systems of various designs is required, providing selective reflection in several parts of the spectrum while maintaining transparency outside these areas. This complicates the design of the final product and, as a result, leads to the complexity of its manufacture.
В частности, известен аналог как заявляемому многозонному оптическому чип фильтру, так и способу его изготовления, описанный в патенте Российской Федерации [3]. В данном источнике описана конструкция фильтра с несколькими полосами пропускания лазерного излучения. На обеих сторонах прозрачной подложки расположены многослойные интерференционные покрытия.In particular, an analogue is known of both the claimed multi-zone optical chip filter and the method of its manufacture described in the patent of the Russian Federation [3]. This source describes the design of a filter with multiple laser passbands. Multilayer interference coatings are located on both sides of the transparent substrate.
Интерференционные покрытия состоят из чередующихся слоев с высоким и низким показателями преломления и являются трехкомпозиционными.Interference coatings consist of alternating layers with high and low refractive indices and are three-composite.
Первая композиция нанесена на внутреннюю горизонтально ориентированную сторону подложки и отражает лучи в области 510-540 нм, пропуская их в области 470-505 и 545-620 нм.The first composition is deposited on the inner horizontally oriented side of the substrate and reflects rays in the region of 510-540 nm, passing them in the regions of 470-505 and 545-620 nm.
На второй, внешней стороне подложки, последовательно чередуясь, расположены две другие композиции: вторая композиция с отражением лучей в области 635-740 нм и пропусканием в области 470620 нм, а третья композиция - коротковолновый отрезающий фильтр с отражением лучей в области 380460 нм и пропусканием в области 470-620 нм.On the second, outer side of the substrate, two different compositions are sequentially alternating: the second composition with reflection of rays in the region of 635–740 nm and transmission in the region of 470,620 nm, and the third composition is a short-wave cut-off filter with reflection of rays in the region of 380,460 nm and transmission in region 470-620 nm.
Во все три интерференционные композиции для обеспечения требуемых оптических свойств на некоторые границы композиций нанесены дополнительные оптические слои.In all three interference compositions, in order to provide the required optical properties, additional optical layers are applied to some boundaries of the compositions.
Технологический процесс изготовления светофильтра состоит из очистки подложек перед нанесением интерференционных покрытий, прогрева подложек и в последовательном нанесении интерференционных слоев в соответствии с расчетом.The technological process of manufacturing a filter consists of cleaning the substrates before applying the interference coatings, heating the substrates and sequentially applying the interference layers in accordance with the calculation.
Для нанесения слоев используют вакуумную установку с электроннолучевым испарителем. Контроль напыления осуществляют спектрометрическим методом.For applying the layers using a vacuum installation with an electron beam evaporator. Spray control is carried out by spectrometric method.
Наиболее близкий аналог (прототип) как заявляемого многозонного оптического чип фильтра, так и способа его изготовления описан в патенте США [4].The closest analogue (prototype) as the inventive multi-zone optical chip filter, and the method of its manufacture are described in US patent [4].
В данном источнике описана конструкция составного оптического фильтра с несколькими спектральными зонами пропускания падающего излучения.This source describes the construction of a composite optical filter with several spectral areas for transmitting incident radiation.
На одной из поверхностей плоской оптически прозрачной подложки сформировано основное сплошное многослойное интерференционное покрытие. На другой или на той же поверхности подложки размещены две дополнительные неперекрывающиеся и параллельные интерференционные зоны разной конструкции, которые чередуются друг с другом и обеспечивают строгое пространственное разделение спектральных зон фильтра и спектральное дифференцирование их характеристик.On one of the surfaces of a flat optically transparent substrate, the main continuous multilayer interference coating is formed. Two additional non-overlapping and parallel interference zones of different designs are placed on another or on the same surface of the substrate, which alternate with each other and provide strict spatial separation of the filter spectral zones and spectral differentiation of their characteristics.
Параллельные зоны расположены либо встык друг к другу, либо на расстоянии друг от друга. Ширина параллельных зон варьируется. При этом одна из зон способна пропускать только один из интересующих диапазонов, и отражает все остальные, в то время как вторая зона способна пропускать второй из интересующих диапазонов, отличающийся от первого, и отражать все остальные.Parallel zones are either end-to-end to each other, or at a distance from each other. The width of the parallel zones varies. In this case, one of the zones is capable of passing only one of the ranges of interest, and reflects all the others, while the second zone is capable of passing the second of the ranges of interest, different from the first, and reflect all the others.
Каждая из упомянутых зон является зоной с многослойным интерференционным покрытием, которое сформировано чередующимися слоями с высоким и низким показателями преломления.Each of these zones is a zone with a multilayer interference coating, which is formed by alternating layers with high and low refractive indices.
Способ изготовления оптического фильтра по вышеописанному патенту включает в себя формирование всех интерференционных зон с применением метода фотолитографии.A method of manufacturing an optical filter according to the above patent includes the formation of all interference zones using the method of photolithography.
Согласованное расположение параллельных интерференционных зон осуществляют с использованием специальных меток, нанесенных на внутреннюю поверхность каждой подложки любым из известных способов: скрайбированием, травлением, окраской и т.д.The coordinated arrangement of parallel interference zones is carried out using special marks applied to the inner surface of each substrate by any of the known methods: scribing, etching, painting, etc.
Для нанесения оптических покрытий используют различные методы, причем в зависимости от стадий производственного процесса могут быть использованы разные методы нанесения многослойных интерференционных покрытий.For the application of optical coatings, various methods are used, and depending on the stages of the production process, different methods for applying multilayer interference coatings can be used.
При этом в процессе нанесения тонкопленочных оптических покрытий осуществляют контроль их толщины.Moreover, in the process of applying thin-film optical coatings control their thickness.
- 1 027713- 1 027713
Недостатками указанных устройств и способов являются:The disadvantages of these devices and methods are:
использование для изготовления оптического фильтра одной подложки, что приводит к сложности конструкции наносимых интерференционных покрытий и контроля границ выделяемых диапазонов спектра;the use of one substrate for the manufacture of an optical filter, which leads to the complexity of the design of the applied interference coatings and the control of the boundaries of the allocated spectrum ranges;
низкая технологичность процесса изготовления оптического фильтра из-за увеличения количества возможных ошибок в процессе формирования интерференционных и спектральных зон;low adaptability of the manufacturing process of the optical filter due to an increase in the number of possible errors in the process of forming interference and spectral zones;
нанесение на одну подложку большого количества основных, дополнительных фильтрующих покрытий и соединительных слоев между ними либо увеличение их оптической толщины для достижения требуемых эксплуатационных свойств может привести к нарушению плоскостности подложек.applying to one substrate a large number of basic, additional filter coatings and connecting layers between them or increasing their optical thickness to achieve the required operational properties can lead to a violation of the flatness of the substrates.
Для упрощения конструкции формируемых интерференционных и спектральных зон и сохранения высокой технологичности процесса производства оптических фильтров в их конструкцию вводят дополнительные подложки. При этом появляется необходимость совмещения подложек между собой с минимальным уровнем погрешности, т.к. необходимо достичь максимального совпадения границ соответствующих интерференционных зон, сформированных на поверхностях различных подложек, при их сборке в единое оптическое устройство.To simplify the design of the formed interference and spectral zones and maintain the high adaptability of the process of manufacturing optical filters, additional substrates are introduced into their design. In this case, it becomes necessary to combine the substrates with each other with a minimum level of error, because it is necessary to achieve maximum coincidence of the boundaries of the corresponding interference zones formed on the surfaces of various substrates when they are assembled into a single optical device.
Задачей настоящего изобретения является создание простого, надежного и технологичного многозонного оптического фильтра, имеющего небольшие габариты, широкие функциональные возможности и высокую технологичность способа его изготовления.The objective of the present invention is to provide a simple, reliable and technologically advanced multi-zone optical filter having small dimensions, wide functional capabilities and high adaptability of its manufacturing method.
Поставленная задача решена тем, что в способе изготовления многозонного оптического чип фильтра путем разделения единого оптического блока, включающего подготовку по меньшей мере двух плоских материнских подложек, выполненных из оптически прозрачного материала и входящих в состав единого оптического блока, при котором на каждую материнскую подложку наносят метки, предназначенные для совмещения и центрирования материнских подложек при их соединении в единый оптический блок; по меньшей мере на одной горизонтально ориентированной поверхности одной материнской подложки методом фотолитографии создают чистые зоны, предназначенные для нанесения прозрачных и/или непрозрачных многослойных интерференционных покрытий, зону, предназначенную для контроля за нанесением многослойных интерференционных покрытий, и габаритные линии; проводят предварительную очистку каждой материнской подложки единого оптического блока перед нанесением на нее многослойных интерференционных покрытий; осуществляют нанесение многослойного интерференционного покрытия по меньшей мере на одну горизонтально ориентированную поверхность каждой материнской подложки; осуществляют контроль за нанесением многослойных интерференционных покрытий на горизонтально ориентированную поверхность материнской подложки через зону контроля; осуществляют окончательную очистку и высушивание каждой материнской подложки перед их склеиванием в единый оптический блок; совмещают и центрируют друг относительно друга вес подготовленные материнские подложки по всем меткам, выполненным на каждой подложке, и склеивают между собой в единый оптический блок с помощью оптически прозрачного клея; проводят разделение единого оптического блока на многозонные оптические чип фильтры по габаритным линиям, сформированным по меньшей мере на одной горизонтально ориентированной поверхности по меньшей мере одной материнской подложки, входящей в состав единого оптического блока.The problem is solved in that in the method of manufacturing a multi-band optical chip filter by separating a single optical unit, comprising preparing at least two flat mother substrates made of optically transparent material and comprising a single optical unit, in which marks are applied to each mother substrate designed to align and center the mother substrates when they are combined into a single optical unit; using at least one horizontally oriented surface of one mother substrate, photolithography creates clean areas for applying transparent and / or opaque multilayer interference coatings, a zone for controlling the application of multilayer interference coatings, and dimension lines; carry out a preliminary cleaning of each mother substrate of a single optical unit before applying multilayer interference coatings to it; applying a multilayer interference coating to at least one horizontally oriented surface of each mother substrate; control the application of multilayer interference coatings on a horizontally oriented surface of the mother substrate through the control zone; carry out final cleaning and drying of each mother substrate before gluing them into a single optical unit; the prepared mother substrates are combined and centered relative to each other according to all marks made on each substrate and glued together into a single optical unit using optically transparent glue; carry out the separation of a single optical unit into multi-zone optical chip filters along dimensional lines formed on at least one horizontally oriented surface of at least one mother substrate that is part of a single optical unit.
Кроме того, в способе изготовления многозонного оптического чип фильтра часть каждой, отдельно взятой материнской подложки, выполненной из оптически прозрачного материала, входит в состав многозонного оптического чип фильтра, а контроль за нанесением многослойных интерференционных покрытий на горизонтально ориентированную поверхность материнской подложки осуществляют еще и в процессе нанесения многослойных интерференционных покрытий, причем, при необходимости, такой контроль осуществляют оптическим методом, например, с помощью монохроматора.In addition, in the method for manufacturing a multi-zone optical chip filter, a part of each separately taken mother substrate made of optically transparent material is included in the multi-zone optical chip filter, and the application of multi-layer interference coatings on the horizontally oriented surface of the mother substrate is also carried out in the process applying multilayer interference coatings, and, if necessary, such control is carried out by the optical method, for example, using nochromator.
При этом зону контроля размещают, как правило, в центре по меньшей мере одной горизонтально ориентированной поверхности каждой материнской подложки.Moreover, the control zone is placed, as a rule, in the center of at least one horizontally oriented surface of each mother substrate.
В способе изготовления многозонного оптического чип фильтра нанесение многослойных интерференционных покрытий на горизонтально ориентированную поверхность материнской подложки осуществляют методом вакуумного напыления, который проводят при температуре подложки не выше 120°С.In the method of manufacturing a multi-band optical filter chip, the application of multilayer interference coatings on a horizontally oriented surface of the mother substrate is carried out by the method of vacuum deposition, which is carried out at a substrate temperature of not higher than 120 ° C.
Причем предварительную очистку каждой материнской подложки перед нанесением на нее многослойных интерференционных покрытий осуществляют пучком ионов в вакуумной камере, и/или химическим раствором, в качестве которого используют раствор изопропилового спирта и ацетона, и/или сжатым инертным газом, в качестве которого используют аргон или азот.Moreover, the preliminary cleaning of each mother substrate before applying multilayer interference coatings to it is carried out by a beam of ions in a vacuum chamber and / or a chemical solution, which is used as a solution of isopropyl alcohol and acetone, and / or compressed inert gas, which is used argon or nitrogen .
При этом для окончательной очистки каждой материнской подложки используют раствор диметилформамида.In this case, for the final purification of each mother substrate, a solution of dimethylformamide is used.
В результате использования вышеописанного способа получают устройство, предназначенное для решения поставленной задачи.As a result of using the above-described method, a device is obtained which is intended to solve the problem.
Многозонный оптический чип фильтр, полученный путем разделения единого оптического блока и выполненный по пп.1-14, состоящий по меньшей мере из двух плоских чип подложек, выполненных из прозрачного оптического материала и склеенных между собой посредством оптически прозрачного клеевого состава, в котором горизонтально ориентированные поверхности чип подложек снабжены интер- 2 027713 ференционными зонами, которые размещены по меньшей мере на одной из горизонтально ориентированных поверхностей каждой чип подложки чип фильтра и образуют по меньшей мере две спектральные зоны, предназначенные для пропускания и отражения светового излучения, в котором границы интерференционных зон, размещенные на одной горизонтально ориентированной поверхности чип подложки, выполнены на расстоянии друг от друга; границы интерференционных зон, размещенные на одной горизонтально ориентированной поверхности чип подложки, выполнены встык друг к другу; интерференционные зоны, выполненные на горизонтально ориентированных поверхностях чип подложек, образуют спектральные зоны чип фильтра разной конструкции; при этом количество интерференционных зон на верхней и нижней горизонтально ориентированных поверхностях каждой из чип подложек может быть различным.A multi-zone optical chip filter obtained by separating a single optical block and made according to claims 1-14, consisting of at least two flat chip substrates made of a transparent optical material and glued together by means of an optically transparent adhesive in which horizontally oriented surfaces the substrate chip is equipped with interference zones, which are located on at least one of the horizontally oriented surfaces of each chip substrate of the filter chip and form enshey least two spectral zones, intended for transmission and reflection of light radiation, wherein the interference boundary zones disposed on one surface of a horizontally oriented substrate chip are formed at a distance from each other; the boundaries of interference zones located on one horizontally oriented surface of the chip substrate are made end-to-end to each other; interference zones made on horizontally oriented surfaces of the chip substrates form spectral zones of the chip filter of different designs; however, the number of interference zones on the upper and lower horizontally oriented surfaces of each of the chip substrates can be different.
В многозонном оптическом чип фильтре все чип подложки, входящие в состав чип фильтра, выполнены из идентичного материала, а допустимая погрешность между границами интерференционных зон, выполненных встык друг к другу, составляет не более 10 мкм.In a multi-zone optical chip filter, all of the substrate chips that make up the chip filter are made of the same material, and the permissible error between the boundaries of the interference zones made end-to-end to each other is not more than 10 μm.
Кроме того, в многозонном оптическом чип фильтре, на одной из горизонтально ориентированных поверхностей одной из чип подложек, размещена непрозрачная интерференционная зона, которая входит в состав всех спектральных зон чип фильтра и образует зону черной маски, предназначенную для разделения спектральных зон чип фильтра друг от друга и для формирования контура чип фильтра, причем неравномерность покрытий в интерференционных зонах на чип подложках составляет не более 0,5%.In addition, in a multi-zone optical chip filter, on one of the horizontally oriented surfaces of one of the chip substrates, an opaque interference zone is placed, which is part of all spectral zones of the filter chip and forms a black mask zone, designed to separate the spectral zones of the filter chip from each other and to form the contour of the chip filter, and the unevenness of the coatings in the interference zones on the chip substrates is not more than 0.5%.
В результате получают чип фильтр с высокой надежностью и технологичностью. При этом высоко технологичным является как само изделие, так и его составляющие элементы, которые обеспечивают заданные эксплуатационные свойства чип фильтров. Конструкция спектральных зон фильтра характеризуется совершенством конструкций интерференционных зон, входящих в состав изделия, и простотой их компоновки.The result is a chip filter with high reliability and manufacturability. At the same time, both the product itself and its constituent elements, which provide the specified operational properties of the chip filters, are highly technological. The design of the spectral zones of the filter is characterized by the perfection of the designs of the interference zones that make up the product and the simplicity of their layout.
На чертежах представлены примеры реализации заявленного изобретения.The drawings show examples of the implementation of the claimed invention.
На фиг. 1 представлено схематическое изображение двухзонного оптического чип фильтра в поперечном разрезе.In FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a dual-band optical filter chip.
На фиг. 2 представлено схематическое изображение горизонтально ориентированной поверхности материнской подложки после фотолитографии.In FIG. 2 is a schematic representation of a horizontally oriented surface of a mother substrate after photolithography.
На фиг. 3 представлены итоговые графики спектральных характеристик двухзонного чип фильтра, изготовленного в соответствии с фиг. 1.In FIG. 3 shows final graphs of the spectral characteristics of a dual-band chip filter manufactured in accordance with FIG. one.
На фиг. 4 представлено схематическое изображение трехзонного оптического чип фильтра в поперечном разрезе.In FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a three-zone optical filter chip.
На фиг. 5 представлены итоговые графики спектральных характеристик трехзонного чип фильтра, изготовленного в соответствии с фиг. 4.In FIG. 5 shows final graphs of the spectral characteristics of a three-zone chip filter manufactured in accordance with FIG. 4.
Для описания сущности настоящего изобретения, включающего способ изготовления многозонного оптического чип фильтра и его конструкцию, использованы следующие термины:To describe the essence of the present invention, including a method of manufacturing a multi-band optical chip filter and its design, the following terms are used:
материнская подложка - пластина из прозрачного оптического материала, на большие, горизонтально ориентированные, поверхности которой наносятся многослойные интерференционные покрытия;mother substrate - a plate of transparent optical material, on large, horizontally oriented, the surfaces of which are applied multilayer interference coatings;
чип подложка - часть пластины из прозрачного материала, выделенная из материнской подложки, на горизонтально ориентированных поверхностях которой сформированы интерференционные зоны;chip substrate - a part of a plate made of a transparent material isolated from the mother substrate, on the horizontally oriented surfaces of which interference zones are formed;
единый оптический блок - склеенные между собой материнские подложки, на которых нанесены метки, предназначенные для совмещения и центрирования материнских подложек при их соединении друг с другом в единый оптический блок, и на которых сформированы интерференционные зоны, зоны контроля, габаритные линии;a single optical unit — mother substrates glued together, on which marks are applied, designed to align and center the mother substrates when they are connected to each other in a single optical unit, and on which interference zones, control zones, and dimension lines are formed;
многозонный оптический чип фильтр - готовое изделие, заданного размера с заданными спектральными характеристиками, полученное путем разделения единого оптического блока;multi-zone optical chip filter - a finished product of a given size with specified spectral characteristics, obtained by dividing a single optical unit;
интерференционные зоны - зоны на горизонтально ориентированных поверхностях подложек, сформированные фотолитографией, с нанесенными многослойными интерференционными покрытиями;interference zones - zones on horizontally oriented surfaces of substrates formed by photolithography with multilayer interference coatings applied;
зона черной маски - интерференционная зона, сформированная на одной поверхности одной подложки с многослойным отражающим интерференционным покрытием, с помощью которой отделяют друг от друга спектральные зоны и формируют контур чип фильтра;black mask zone - an interference zone formed on the same surface of one substrate with a multilayer reflective interference coating, with which spectral zones are separated from each other and form the contour of the filter chip;
чистые зоны - свободные от фоторезиста зоны на поверхности материнских подложек, предназначенные для нанесения на них многослойных интерференционных покрытий;clean zones - zones free from photoresist on the surface of mother substrates intended for applying multilayer interference coatings to them;
спектральные зоны - области в готовом чип фильтре, имеющие определенную конструкцию и обладающие определенными оптическими свойствами, сформированные из интерференционных зон нескольких подложек;spectral zones - areas in the finished chip filter, having a certain design and having certain optical properties, formed from the interference zones of several substrates;
зона контроля - чистая зона, сформированная фотолитографией на поверхности каждой материнской подложки и предназначенная для контроля за нанесением многослойного интерференционного покрытия;control zone - a clean zone formed by photolithography on the surface of each mother substrate and designed to control the application of a multilayer interference coating;
габаритные линии - линии, сформированные фотолитографией и интерференционными покрытиями и служащие для разделения единого оптического блока на многозонные оптические чип фильтры.dimension lines - lines formed by photolithography and interference coatings and used to separate a single optical unit into multi-zone optical chip filters.
На фиг. 1 представлена конструкция многозонного оптического чип фильтра, изготовленного наIn FIG. 1 shows the design of a multi-zone optical chip filter manufactured on
- 3 027713 двух плоских чип подложках 1 и 2.- 3 027713 two flat chip substrates 1 and 2.
Эти чип подложки прозрачны для светового излучения и соединены между собой прозрачным клеевым составом 3.These substrate chips are transparent to light radiation and interconnected by a transparent adhesive 3.
В оптическом чип фильтре описываемой конструкции сформированы две спектральные зоны А и В.In the optical chip filter of the described design, two spectral zones A and B are formed.
На наружной горизонтально ориентированной поверхности чип подложки 1 размещены две интерференционные зоны 4 и 5, выполненные встык, размеры которых соответствуют размерам спектральных зон А и В.On the outer horizontally oriented surface of the chip substrate 1 there are two interference zones 4 and 5, made end-to-end, the dimensions of which correspond to the dimensions of the spectral zones A and B.
На внутренней, горизонтально ориентированной поверхности чип подложки 1, выполнена одна интерференционная зона 6, которая перекрывает интерференционные зоны 4 и 5, размещенные на внешней поверхности чип подложки 1, и является общей для спектральных зон А и В.On the inner, horizontally oriented surface of the chip substrate 1, one interference zone 6 is made, which overlaps the interference zones 4 and 5 located on the outer surface of the chip substrate 1, and is common for spectral zones A and B.
В соответствии с предложенной конструкцией чип фильтра внутренняя, горизонтально ориентированная, поверхность подложки 2, ориентированная в склейку, оставлена без интерференционного покрытия, а на ее другой, внешней, поверхности выполнены две интерференционные зоны 7 и 8.In accordance with the proposed design, the filter chip inner surface, horizontally oriented, the surface of the substrate 2, oriented in gluing, left without interference coating, and on its other, outer surface there are two interference zones 7 and 8.
При этом размеры интерференционных зон 7 и 8 соответствуют размерам интерференционных зон 4 и 5 и размерам спектральных зон А и В соответственно.In this case, the sizes of the interference zones 7 and 8 correspond to the sizes of the interference zones 4 and 5 and the sizes of the spectral zones A and B, respectively.
Заявленный способ изготовления многозонного оптического чип фильтра осуществляют путем последовательного выполнения следующих операций:The claimed method of manufacturing a multi-band optical chip filter is carried out by sequentially performing the following operations:
выбора материнских подложек, нанесения меток на материнские подложки, фотолитографии, предварительной очистки материнских подложек, нанесения интерференционных покрытий на материнские подложки, контролирования процесса нанесения покрытий на материнские подложки, окончательной очистки, сушки и хранения материнских подложек, склеивания подготовленных материнских подложек в единый оптический блок, разделение оптического блока на чип фильтры.selection of mother substrates, labeling of mother substrates, photolithography, preliminary cleaning of mother substrates, application of interference coatings on mother substrates, monitoring the process of coating on mother substrates, final cleaning, drying and storage of mother substrates, bonding prepared mother substrates into a single optical unit, separation of the optical unit into chip filters.
1. Выбор подложек.1. The choice of substrates.
Каждую плоскую материнскую подложку размером, например, 100x100x1 мм, изготовленную из оптически прозрачного материала, например из стекла К108, перед сборкой в единый оптический блок обрабатывают по отдельности. При этом все используемые в едином оптическом блоке материнские подложки выполнены из идентичного материала и имеют одинаковый размер.Each flat mother substrate, for example, 100x100x1 mm in size, made of optically transparent material, for example, K108 glass, is processed separately before assembly into a single optical unit. Moreover, all mother substrates used in a single optical unit are made of the same material and have the same size.
2. Нанесение меток.2. Marking.
После выбора материнских подложек для формирования единого оптического блока на каждую из них наносят метки, которые в дальнейшем используют для совмещения и центрирования материнских подложек друг относительно друга при их сборке в единый оптический блок.After selecting the mother substrates for the formation of a single optical unit, labels are applied to each of them, which are subsequently used to align and center the mother substrates relative to each other when they are assembled into a single optical unit.
Метки могут быть нанесены любым известным способом, например механическими или химическими методами, красящими составами, фотолитографией.Labels can be applied by any known method, for example, by mechanical or chemical methods, coloring compositions, photolithography.
В случае изготовления двухзонного чип фильтра, представленного на фиг. 1, такими метками служат разноразмерные базовые срезы, которые выполняют на углах каждой материнской подложки.In the case of manufacturing the dual-zone filter chip of FIG. 1, such labels are multidimensional base slices, which are performed at the corners of each mother substrate.
Базовые срезы служат для обеспечения незначительных отклонений при склейке, что могло бы привести к эффекту смазывания границ спектральных зон фильтра.Basic sections serve to ensure minor deviations during gluing, which could lead to the effect of smearing the boundaries of the spectral zones of the filter.
3. Фотолитография.3. Photolithography.
Для прецизионного формирования на горизонтально ориентированной поверхности материнской подложки зон различного назначения применяют стандартный процесс обратной фотолитографии, известный из микроэлектроники [5].For precision formation of zones for various purposes on a horizontally oriented surface of the mother substrate, a standard process of reverse photolithography, known from microelectronics, is used [5].
Процесс включает в себя такие шаги, как нанесение фоторезиста, сушку, экспонирование, проявление, задубливание.The process includes such steps as applying a photoresist, drying, exhibiting, developing, submerging.
На фиг. 2 представлено изображение горизонтально ориентированной поверхности материнской подложки после фотолитографии с базовыми срезами 9.In FIG. 2 shows an image of a horizontally oriented surface of the mother substrate after photolithography with base sections 9.
На поверхности материнской подложки методом фотолитографии образована фоторезистивная маска 10, с помощью которой сформированы различные свободные от фоторезиста зоны.A photoresistive mask 10 is formed on the surface of the mother substrate by photolithography, with the help of which various zones free of photoresist are formed.
Например, чистые зоны 11, на которые затем наносят многослойные прозрачные и/или непрозрачные интерференционные покрытия, зона 12 контроля, предназначенная для контроля за нанесением многослойных интерференционных покрытий, а также габаритные линии 13, которые после соединения подготовленных материнских подложек в единый оптический блок служат направляющими для выделения из единого оптического блока оптических чип фильтров.For example, clean zones 11, which are then coated with multilayer transparent and / or opaque interference coatings, a control zone 12 for controlling the application of multilayer interference coatings, as well as dimensional lines 13, which, after connecting the prepared mother substrates into a single optical unit, serve as guides to isolate optical chip filters from a single optical unit.
Такое выделение чип фильтров из блока осуществляют путем разделения единого оптического блока по габаритным линиям 13, нанесенным на материнские подложки.Such a selection of chip filters from the block is carried out by separating a single optical block along the dimension lines 13 applied to the mother substrates.
Поскольку фоторезистивная маска обладает малыми отклонениями размеров и конфигураций ее элементов от заданных, это привносит минимальное количество дефектов в изготовление фильтров и обеспечивает их высокое качество.Since the photoresistive mask has small deviations in the sizes and configurations of its elements from the given ones, this introduces a minimum number of defects in the manufacture of filters and ensures their high quality.
Кроме того, использование метода фотолитографии предусматривает возможность изготовленияIn addition, the use of photolithography provides the possibility of manufacturing
- 4 027713 фоторезистивной маски заданной толщины, которая при изготовлении интерференционных зон, из-за отсутствия при нанесении покрытий затенения, обеспечивает лучшее качество их границ.- 4 027713 photoresistive mask of a given thickness, which in the manufacture of interference zones, due to the lack of shading during coating, provides the best quality of their borders.
Использованием фотолитографии при формировании интерференционных зон 4 и 5, 7 и 8 соответственно, выполненных встык друг к другу, обеспечивают погрешность между границами интерференционных зон не более 10 мкм.The use of photolithography in the formation of interference zones 4 and 5, 7 and 8, respectively, performed end-to-end to each other, provides an error between the boundaries of interference zones of not more than 10 μm.
4. Предварительная очистка.4. Preliminary cleaning.
Затем материнскую подложку с образованными свободными от фоторезиста зонами 11-13, т.е. с фотолитографической маской 10, отправляют на предварительную очистку.Then, the mother substrate with the formed zones 11-13 free from photoresist, i.e. with a photolithographic mask 10, sent for preliminary cleaning.
Многослойные интерференционные покрытия должны иметь хорошую адгезию к материнской подложке. Даже мельчайшие посторонние частицы по своим размерам соизмеримые с толщиной каждого слоя интерференционных покрытий могут оказывать существенное влияние на их качество. Кроме того, загрязнения могут химически взаимодействовать с материалами наносимых слоев.Multilayer interference coatings should have good adhesion to the mother substrate. Even the smallest foreign particles commensurate in size with the thickness of each layer of interference coatings can have a significant impact on their quality. In addition, contaminants can chemically interact with the materials of the applied layers.
Поэтому при изготовлении фильтров одним из важнейших условий обеспечения качества является чистота материнской подложки, особенно в чистых зонах 11, предназначенных для нанесения многослойных интерференционных покрытий.Therefore, in the manufacture of filters, one of the most important conditions for ensuring quality is the purity of the mother substrate, especially in clean zones 11, intended for applying multilayer interference coatings.
Для выбранного типа материнских подложек применяют многоступенчатую предварительную очистку.For the selected type of mother substrates, multi-stage preliminary cleaning is used.
Вначале их очищают водной суспензией оптического полирита Т:Ж=1:10, после чего обезжиривают в растворе 5-10% ХЧ изопропилового спирта С3Н8О и 90-95% ХЧ ацетона С3Н6О. Для удаления абсорбированных микрочастиц производят обдув материнской подложки потоком сжатого инертного газа аргона или азота.First, they are cleaned with an aqueous suspension of optical polyrite T: L = 1: 10, and then degreased in a solution of 5-10% isopropyl alcohol C 3 H 8 O and 90-95% acetone C 3 H 6 O. To remove absorbed microparticles, blowing the mother substrate with a stream of compressed inert gas of argon or nitrogen.
Непосредственно перед процессом нанесения первого тонкопленочного слоя оптического покрытия осуществляют очистку подложек пучком ионов для удаления молекулярных частиц, адсорбированных газов, полимерных фрагментов, паров воды, а также для активации поверхностных связей материнской подложки с целью улучшения адгезии наносимого слоя к поверхности этой подложки.Immediately before the process of applying the first thin-film optical coating layer, the substrates are cleaned with an ion beam to remove molecular particles, adsorbed gases, polymer fragments, water vapor, and also to activate surface bonds of the mother substrate in order to improve the adhesion of the applied layer to the surface of this substrate.
Для этого после окончания химической очистки материнскую подложку с нанесенной фоторезистивной маской размещают на оснастке, которую загружают в вакуумную камеру установки типа Лкрйа 150, производителем которой является ООО Изовак РБ, где осуществляют очистку подложки ионным пучком.For this, after chemical cleaning is completed, the mother substrate with the photoresistive mask applied is placed on a snap, which is loaded into the vacuum chamber of a Lkrya 150 type manufacturer, which is manufactured by Izovak RB LLC, where the substrate is cleaned with an ion beam.
5. Нанесение интерференционных покрытий.5. Application of interference coatings.
После окончания предварительной очистки, не выгружая материнскую подложку из вакуумной камеры, производят процесс вакуумного нанесения тонкопленочных многослойных интерференционных покрытий.After the preliminary cleaning, without unloading the mother substrate from the vacuum chamber, the process of vacuum deposition of thin-film multilayer interference coatings is carried out.
Современный уровень вычислительной техники позволяет проектировать практически любые конструкции тонкопленочных многослойных оптических покрытий [6]. Для их воспроизведения известны технологии нанесение пленок в вакууме либо химическими методами [7]. Выбор метода нанесения покрытий и оборудования для его осуществления определяется требованиями к оптическим и эксплуатационным свойствам покрытий.The modern level of computer technology allows you to design almost any design of thin-film multilayer optical coatings [6]. To reproduce them, the known technology of applying films in vacuum or by chemical methods [7]. The choice of coating method and equipment for its implementation is determined by the requirements for the optical and operational properties of coatings.
На сегодняшний день наибольшее распространение получили методы нанесения пленок в вакууме, которые характеризуются высокой производительностью, возможностью контроля и автоматической стабилизации основных технологических параметров в процессе нанесения покрытий, что обеспечивает высокую воспроизводимость их структурных характеристик, состава, оптических и эксплуатационных свойств.To date, the most widely used methods of applying films in vacuum, which are characterized by high performance, the ability to control and automatically stabilize the main technological parameters in the coating process, which ensures high reproducibility of their structural characteristics, composition, optical and operational properties.
Вакуумные методы позволяют наносить покрытия из пленкообразующих материалов различного состава и природы, с широким диапазоном оптических констант.Vacuum methods make it possible to apply coatings of film-forming materials of various composition and nature, with a wide range of optical constants.
Для изготовления двухзонного фильтра по фиг. 1 производят нанесение многослойных интерференционных покрытий на вакуумной установке типа Лкрта 150.To manufacture the dual-zone filter of FIG. 1 produce the application of multilayer interference coatings on a vacuum installation type Lkrta 150.
Нанесение осуществляют ионно-лучевым распылением, при котором температура нагрева подложки 1 подл не превышает 120°С. Поскольку при температурах выше 140°С в слое фоторезиста происходит термореактивное превращение, в результате которого он теряет способность растворяться в органических растворителях, ионно-лучевое распыление позволяет избежать химических изменений и повреждений фоторезистивной маски.Drawing is carried out by ion-beam sputtering, wherein the heating temperature of the substrate 1 vile does not exceed 120 ° C. Since thermoreactive conversion occurs in the photoresist layer at temperatures above 140 ° C, as a result of which it loses its ability to dissolve in organic solvents, ion-beam sputtering avoids chemical changes and damage to the photoresist mask.
Каждая интерференционная зона состоит из набора чередующихся тонкопленочных слоев с высоким и низким показателем преломления. Интерференционное покрытие может содержать как четное, так и нечетное количество тонкопленочных слоев. Каждая интерференционная зона содержит свой набор слоев, причем количество тонкопленочных слоев может варьироваться от одного до нескольких сот. Количество и толщины слоев рассчитываются таким образом, чтобы получить заданную спектральную характеристику.Each interference zone consists of a set of alternating thin film layers with a high and low refractive index. The interference coating may contain both an even and an odd number of thin film layers. Each interference zone contains its own set of layers, and the number of thin-film layers can vary from one to several hundred. The number and thickness of the layers are calculated in such a way as to obtain a given spectral characteristic.
В описываемом примере для получения тонкопленочных слоев с высоким показателем преломления используют ИЬ2О5, а с низким показателем преломления - δίθ2.In the example described, to produce thin film layers of high refractive index is used ub 2 O 5 and the low refractive index - δίθ 2.
- 5 027713- 5 027713
6. Контроль за нанесением покрытий.6. Coating control.
Во время процесса нанесения оптических покрытий, через зону 12 контроля, расположенную, как правило, в центре горизонтально ориентированной поверхности материнской подложки, производят контроль толщины наносимых интерференционных покрытий.During the process of applying optical coatings, through the control zone 12, located, as a rule, in the center of the horizontally oriented surface of the mother substrate, control the thickness of the applied interference coatings.
В установке типа Лзриа 150 обеспечивают контроль толщины тонких пленок оптическим методом. Для этого используют монохроматор Ιηνίδίο М, производителем которого также является ООО Изовак РБ, измеряющий спектры пропускания и отражения наносимых материалов в заданном диапазоне длин волн.In an installation of the Lzria 150 type, the thickness of thin films is controlled by the optical method. To do this, use the monochromator Ιην Мδίο M, the manufacturer of which is also Izovak RB LLC, which measures the transmission and reflection spectra of the applied materials in a given wavelength range.
Оптический контроль тонких пленок в процессе их нанесения в целом позволяет иметь очень малое расхождение оптических характеристик, полученных интерференционных покрытий с теоретически рассчитанными, что позволяет повысить их воспроизводимость при формировании.The optical control of thin films during their deposition as a whole makes it possible to have a very small discrepancy between the optical characteristics of the obtained interference coatings and the theoretically calculated ones, which makes it possible to increase their reproducibility during formation.
Для воспроизводимости спектральных характеристик наносимых интерференционных покрытий важна стабильность температуры подложки, которая в указанной установке обеспечивается измерением температуры подложки термопарным методом. При этом достигается стабильность температуры подложки ±10°С.For reproducibility of the spectral characteristics of the applied interference coatings, it is important that the temperature of the substrate is stable, which in this installation is ensured by measuring the temperature of the substrate using the thermocouple method. In this case, the stability of the substrate temperature is ± 10 ° C.
Описанными выше действиями на материнской подложке создают интерференционные зоны 4 с допустимой неравномерностью многослойных интерференционных покрытий не более 0,5%.The above-described actions on the mother substrate create interference zones 4 with an allowable unevenness of multilayer interference coatings of not more than 0.5%.
7. Окончательная очистка, сушка, хранение.7. Final cleaning, drying, storage.
После всех произведенных операций приступают к окончательной очистке материнских подложек.After all the operations performed, they begin the final cleaning of the mother substrates.
Этим обеспечивают, прежде всего, удаление фоторезиста с материнской подложки, при этом многослойные интерференционные покрытия в интерференционных зонах не должны быть нарушены.This is ensured, first of all, by removing the photoresist from the mother substrate, while the multilayer interference coatings in the interference zones should not be disturbed.
Удаление фоторезистивной маски 10 с поверхности материнской подложки проводится химическими или физическими методами [5].The removal of the photoresist mask 10 from the surface of the mother substrate is carried out by chemical or physical methods [5].
Химические методы обеспечивают высокую производительность способа изготовления, а физические методы предпочтительны при формировании зон с прецизионными размерами.Chemical methods provide high productivity of the manufacturing method, and physical methods are preferred when forming zones with precision dimensions.
Возможно использование смешанных технологий.Use of mixed technologies is possible.
Поскольку нанесение покрытий осуществляют низкотемпературным вакуумным напылением, при котором фоторезистивная маска не была нагрета выше 120°С, следовательно, в слое фоторезиста не произошли термореактивные превращения, в результате которых фоторезист теряет способность растворяться в органических растворителях, окончательную очистку осуществляют способом, обладающим высокой производительностью - химическим путем в органических растворителях.Since the coating is carried out by low-temperature vacuum deposition, in which the photoresist mask was not heated above 120 ° C, therefore, thermosetting did not occur in the photoresist layer, as a result of which the photoresist loses its ability to dissolve in organic solvents, the final cleaning is carried out by a method with high productivity - chemically in organic solvents.
Для этого после напыления многослойных интерференционных покрытий подложку извлекают из вакуумной камеры и погружают в диметилформамид. Проводят очистку во фторопластовых ваннах, снабженных нагревателями и эжекторами для откачки реагентов после окончания очистки. При осуществлении химической очистки диметилформамид подогревают до 80°С.For this, after spraying multilayer interference coatings, the substrate is removed from the vacuum chamber and immersed in dimethylformamide. Cleaning is carried out in fluoroplastic baths equipped with heaters and ejectors for pumping reagents after cleaning. When carrying out chemical purification, dimethylformamide is heated to 80 ° C.
После химического удаления слоя фоторезиста материнские подложки тщательно очищают от его остатков, которые могут отрицательно сказаться на последующих технологических операциях. Кроме того, необходимо качественно очищать поверхность подложек от других загрязнений, вносимых при фотолитографии. В данном случае материнские подложки вначале обрабатывают ХЧ ацетоном, затем высушивают потоком сжатого инертного газа аргона или азота.After chemical removal of the photoresist layer, the mother substrates are thoroughly cleaned of its residues, which can adversely affect subsequent technological operations. In addition, it is necessary to qualitatively clean the surface of the substrates from other contaminants introduced during photolithography. In this case, the mother substrates are first treated with CP with acetone, then dried with a stream of compressed inert gas of argon or nitrogen.
Очищенную и высушенную таким образом материнскую подложку помещают в герметичный блок для хранения подготовленных материнских подложек.The mother substrate thus purified and dried in such a way is placed in a sealed unit for storing prepared mother substrates.
Повторением вышеописанных этапов заявляемого способа на этой же поверхности материнской подложки формируют интерференционные зоны 5, расположенные встык с интерференционными зонами 4.By repeating the above steps of the proposed method on the same surface of the mother substrate, interference zones 5 are formed that are end-to-end with interference zones 4.
При этом оптические характеристики интерференционной зоны 5 отличны от оптических характеристик интерференционной зоны 4.The optical characteristics of the interference zone 5 are different from the optical characteristics of the interference zone 4.
Каждую материнскую подложку считают готовой для использования в составе единого оптического блока после того, как на обеих ее горизонтально ориентированных поверхностях завершено формирование интерференционных зон в соответствии с рассчитанной конструкцией изготавливаемого оптического чип фильтра.Each mother substrate is considered ready for use as part of a single optical unit after the formation of interference zones in accordance with the calculated design of the manufactured optical chip filter is completed on both of its horizontally oriented surfaces.
В данном случае способом, описанным выше, готовят две материнские подложки с интерференционными зонами 4-8. Причем размеры интерференционных зон 4 и 7, 5 и 8 и их границы совпадают между собой соответственно.In this case, by the method described above, two mother substrates with interference zones 4-8 are prepared. Moreover, the sizes of interference zones 4 and 7, 5 and 8 and their boundaries coincide, respectively.
8. Склеивание в оптический блок.8. Bonding to the optical unit.
После подготовки материнские подложки склеивают между собой в единый оптический блок.After preparation, the mother substrates are glued together in a single optical unit.
Такое склеивание материнских подложек заключается в наложении горизонтально ориентированной поверхности одной подложки на горизонтально ориентированную поверхность другой подложки с прослойкой прозрачной клеевой жидкости и превращении этой клеевой жидкости в твердое вещество.Such bonding of mother substrates consists in applying a horizontally oriented surface of one substrate to a horizontally oriented surface of another substrate with a layer of transparent adhesive liquid and turning this adhesive liquid into a solid.
На поверхность склейки горизонтально ориентированных поверхностей материнских подложек, подготовленных описанным выше способом, наносят оптически прозрачную клеевую жидкость. После чего материнские подложки совмещают и центрируют друг относительно друга по нанесенным меткам.An optically transparent adhesive liquid is applied to the gluing surface of horizontally oriented surfaces of the mother substrates prepared as described above. After that, the mother substrates are combined and centered relative to each other according to the applied marks.
- 6 027713- 6 027713
Совмещение осуществляют с высокой точностью, которая достигается за счет применения микроскопа или увеличительного стекла.The combination is carried out with high accuracy, which is achieved through the use of a microscope or a magnifying glass.
В данном случае используют оптический клей марки ЫОКЬЛЫО ОРТ1СЛЬ ΑΌΗΕδίνΕ, имеющий прозрачность Т более 90% в области спектра от 400 до 2500 нм, с показателем преломления η = 1,56, полимеризацию которого осуществляют под воздействием УФ-облучения в ультрафиолетовой печи в соответствии со спецификацией |1Шр5:/Лу\у\у.пог1ап<1ргоб.сот/аб11е51уе5/поа6 1р§2.Ыт1].In this case, an optical adhesive of the brand YOKLIO ORT1SL ΑΌΗΕδίν марки is used, having a transparency T of more than 90% in the spectral region from 400 to 2500 nm, with a refractive index of η = 1.56, the polymerization of which is carried out under the influence of UV radiation in an ultraviolet furnace in accordance with the specification | 1Sp5: / Lu \ y \ u.nog1ap <1gob.sot / ab11e51ue5 / poa6 1p2.2Bt1].
Для обеспечения чистоты поверхности склейки строго соблюдают требования спецификации по работе с клеем указанной марки, не нарушая плавность изменения температуры при термической обработке оптического блока. Максимальная толщина клеевого слоя 1 = 15±5 мкм.To ensure the cleanliness of the gluing surface, strictly comply with the requirements of the specification for working with glue of the specified brand, without violating the smoothness of temperature changes during heat treatment of the optical unit. The maximum thickness of the adhesive layer 1 = 15 ± 5 μm.
Склеивание позволяет обеспечить надежную фиксацию правильного взаимного расположения материнских подложек.Bonding allows reliable fixation of the correct relative position of the mother substrates.
После полимеризации оптического клея материнские подложки образуют между собой единый оптический блок, в котором суммирование оптических характеристик интерференционных зон, выполненных на горизонтально ориентированных поверхностях каждой материнской подложки, обеспечивает необходимые результирующие оптические характеристики каждой спектральной зоны оптического блока, а, следовательно, и каждого многозонного оптического чип фильтра, образованного в изготовленном едином оптическом блоке.After polymerization of the optical glue, the mother substrates form a single optical block between themselves, in which the summation of the optical characteristics of the interference zones performed on the horizontally oriented surfaces of each mother substrate provides the necessary resulting optical characteristics of each spectral zone of the optical block and, therefore, of each multi-zone optical chip a filter formed in a manufactured single optical unit.
В описанном случае в едином оптическом блоке при наложении оптических характеристик интерференционных зон 4, 6 и 7 сформированы спектральные зоны А, а при наложении оптических характеристик интерференционных зон 5, 6 и 8 сформированы спектральные зоны В, каждая из которых граничит со спектральной зоной А.In the described case, in a single optical unit, when the optical characteristics of interference zones 4, 6, and 7 are superimposed, spectral zones A are formed, and when the optical characteristics of interference zones 5, 6, and 8 are superimposed, spectral zones B are formed, each of which borders on spectral zone A.
Таким образом, в едином оптическом блоке формируют несколько двухзонных чип фильтров с заданной и рассчитанной конструкцией.Thus, several dual-band chip filters with a given and calculated design are formed in a single optical unit.
При этом количество чип фильтров в едином оптическом блоке определяется заданными размерами готовых чип фильтров и размерами выбранных материнских подложек.The number of chip filters in a single optical unit is determined by the given sizes of the finished chip filters and the sizes of the selected mother substrates.
9. Разделение на чип фильтры.9. Separation of chip filters.
После склеивания осуществляют разделение оптического блока на многозонные оптические чип фильтры по габаритным линиям. Для этого используют специальную установку Ьодйесй ΑΡΌ1, которая позволяет разделить единый оптический блок на многозонные оптические чип фильтры с высокой точностью при минимальном повреждении поверхности и наименьшей потерей материала при резке.After gluing, the optical block is divided into multi-zone optical chip filters along the dimension lines. To do this, use the special Lodgesi 1 setup, which allows you to split a single optical unit into multi-zone optical chip filters with high accuracy with minimal surface damage and minimal material loss during cutting.
В результате разделения единого оптического блока по габаритным линиям на многозонные чип фильтры получают готовые изделия, габаритный размер которых составляет, например, 20-0,1x70,1x1,65-0,15 мм.As a result of dividing a single optical unit along the dimensional lines into multi-zone chip filters, finished products are obtained whose overall size is, for example, 20-0.1x70.1x1.65-0.15 mm.
Многозонный оптический чип фильтр, полученный вышеописанным способом, благодаря разработанной конструкции имеет небольшие габариты и широкие функциональные возможности: коэффициент пропускания Т более 85% и коэффициентом пропускания в зоне блокировки меньше 0,5%.Thanks to the developed design, the multi-zone optical chip filter obtained by the above method has small dimensions and wide functional capabilities: the transmittance T is more than 85% and the transmittance in the blocking zone is less than 0.5%.
Многозонный оптический чип фильтр, изготовленный в соответствии с фиг. 1 описанным выше способом, работает следующим образом.A multi-zone optical chip filter made in accordance with FIG. 1 as described above, works as follows.
В соответствии с заданной и рассчитанной конструкцией многозонного оптического чип фильтра, состоящего из двух чип подложек, т.е. выполненных в соответствие с фиг. 1, при прохождении падающего светового излучения через интерференционную зону 4 спектральной зоны Α происходит выделение диапазона длин волн от 625 до 675 нм, а при прохождении интерференционной зоны 7 спектральной зоны Α происходит подавление световой области спектра, находящейся слева от 600 нм.In accordance with the given and calculated design of a multi-band optical chip filter, consisting of two chip substrates, i.e. made in accordance with FIG. 1, when the incident light passes through the interference zone 4 of the spectral zone Α, the wavelength range from 625 to 675 nm is highlighted, and when the interference zone 7 of the spectral zone Α passes, the light region of the spectrum located to the left of 600 nm is suppressed.
Когда падающее световое излучение проходит через интерференционную зону 5 спектральной зоны В, происходит выделение диапазона длин волн от 725 до 775 нм. Α при прохождении излучения через интерференционную зону 8 спектральной зоны В происходит подавление области спектра, находящейся слева от 700 нм.When the incident light radiation passes through the interference zone 5 of the spectral zone B, the wavelength range from 725 to 775 nm is extracted. Α when radiation passes through interference zone 8 of spectral zone B, a suppression of the spectral region located to the left of 700 nm occurs.
Когда световое излучение проходит через интерференционную зону 6, являющуюся общей для спектральных зон Α и В, происходит подавление области, находящейся справа от 800 нм.When the light radiation passes through interference zone 6, which is common for spectral zones Α and B, the suppression of the region located to the right of 800 nm occurs.
На фиг. 3 представлены итоговые графики спектральных характеристик двухзонного оптического чип фильтра, изготовленного в соответствии с фиг. 1.In FIG. 3 shows final graphs of the spectral characteristics of a dual-band optical chip filter manufactured in accordance with FIG. one.
На фиг. 4 представлено схематическое изображение трехзонного оптического чип фильтра в поперечном разрезе.In FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a three-zone optical filter chip.
Способ изготовления трехзонного фильтра по фиг. 4 основан на использовании трех материнских подложек.The manufacturing method of the three-zone filter of FIG. 4 is based on the use of three mother substrates.
Показанный на фиг. 4 многозонный оптический чип фильтр состоит из трех чип подложек 14, 15 и 16, склеенных между собой прозрачным клеевым составом 17, который через три спектральные зоны С, Ό, Р пропускает световое излучение трех диапазонов. Способ формирования интерференционных зон чип фильтра подробно описан выше.Shown in FIG. 4, a multi-band optical chip filter consists of three chip substrates 14, 15 and 16 glued together by a transparent adhesive 17, which passes light from three ranges through three spectral zones C, Ό, P. The method of forming interference zones of the filter chip is described in detail above.
Все зоны - 18-24 сформированы с использованием фотолитографии и вакуумного напыления.All zones - 18-24 are formed using photolithography and vacuum deposition.
При этом размещенная на внутренней поверхности подложки 14 на границах спектральных зон С,While placed on the inner surface of the substrate 14 at the boundaries of the spectral zones C,
- 7 027713- 7 027713
Ό, Ρ интерференционная зона 22 является непрозрачной для светового излучения. Интерференционная зона 22 образует зону черной маски, которая отделяет спектральные зоны С, Ό, Ρ чип фильтра друг от друга и формирует контур готового чип фильтра.Ό, Ρ interference zone 22 is opaque to light radiation. The interference zone 22 forms a black mask zone, which separates the spectral zones C, Ό, фильтра of the filter chip from each other and forms the contour of the finished filter chip.
Кроме того, при попадании оптического излучения в чип фильтр под углами, превышающими границы поля зрения, возникают боковые засветки, существенно снижающие качество изображения в приборах. В таких случаях покрытие черной маски позволяет минимизировать рассеянное излучение.In addition, when optical radiation enters the chip filter at angles exceeding the boundaries of the field of view, side flares occur, which significantly reduce the image quality in the devices. In such cases, the black mask coating minimizes scattered radiation.
На фиг. 5 представлены итоговые графики спектральных характеристик трехзонного чип фильтра по фиг. 4.In FIG. 5 shows final graphs of the spectral characteristics of the three-zone chip filter of FIG. 4.
Таким образом, разработан гибкий технологический процесс изготовления оптических чип фильтров, который позволяет изготавливать спектральные фильтры любой сложности, легко контролируется, гарантирует повторяемость и воспроизведение результатов.Thus, a flexible technological process for manufacturing optical chip filters has been developed, which allows us to produce spectral filters of any complexity, is easily controlled, and guarantees repeatability and reproducibility of the results.
Кроме того, заявляемый способ позволяет легко переходить от изготовления фильтров с одними спектральными характеристиками к изготовлению фильтров с другими спектральными характеристиками, а также с идентичными спектральными характеристиками, но измененными габаритными размерами чип фильтра или размерами спектральных зон.In addition, the inventive method allows you to easily move from the manufacture of filters with one spectral characteristics to the manufacture of filters with other spectral characteristics, as well as with identical spectral characteristics, but changed overall dimensions of the filter chip or the size of the spectral zones.
В результате получают многозонный оптический чип фильтр с высокой надежностью и технологичностью. При этом высоко технологичным является как само изделие, так и его составляющие элементы, которые обеспечивают заданные эксплуатационные свойства чип фильтров.The result is a multi-zone optical chip filter with high reliability and manufacturability. At the same time, both the product itself and its constituent elements, which provide the specified operational properties of the chip filters, are highly technological.
Конструкция полученного заявленным способом многозонного оптического чип фильтра характеризуется простотой компоновки, большими функциональными возможностями.The design of the multi-band optical chip filter obtained by the claimed method is characterized by simplicity of layout and great functionality.
Оба заявленных в качестве изобретений технических решения обладают высоким техническим уровнем, имеют изобретательский замысел, являются промышленно применимыми и прошли самые серьезные испытания в производственных условиях.Both technical solutions claimed as inventions possess a high technical level, have an inventive concept, are industrially applicable and have passed the most serious tests in a production environment.
Источники известности:Sources of fame:
1) СССР, а.с. № 1125588, опубл. 23.11.1984 г.;1) USSR, A.S. No. 1125588, publ. 11/23/1984;
2) РФ, патент № 2079861, опубл. 20.05.1997 г.;2) RF patent No. 2079861, publ. 05/20/1997;
3) РФ, патент № 2504805, опубл. 20.01.2014 г.;3) RF patent No. 2504805, publ. 01.20.2014;
4) США, патент № 5164858, опубл. 11.07.1991 г.;4) US Patent No. 5164858, publ. July 11, 1991;
5) Зеленцов С.В., Зеленцова П.В. Современная фотолитография: учеб.-методический материал по программе повышения квалификации Новые материалы электроники и оптоэлектроники для информационно-телекоммуникационных систем. - Нижний Новгород, 2006.5) Zelentsov S.V., Zelentsova P.V. Modern photolithography: an educational and methodological material for a continuing education program New materials in electronics and optoelectronics for information and telecommunication systems. - Nizhny Novgorod, 2006.
6) Путилин Э.С. Оптические покрытия: учеб. пособие. - СПб: СПбГУ ИТМО, 2010.6) Putilin E.S. Optical coatings: textbook. allowance. - St. Petersburg: St. Petersburg State University ITMO, 2010.
7) Справочник технолога-оптика/ М.А. Окатов, Э.А. Антонов, А. Байгожин и др.; под ред. М.А. Окатова. - 2-е изд., перераб. и доп. - СПб: Политехника, 2004.7) Reference technologist-optician / M.A. Okatov, E.A. Antonov, A. Baygozhin and others; under the editorship of M.A. Okatova. - 2nd ed., Revised. and add. - St. Petersburg: Polytechnic, 2004.
Claims (19)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EA201500495A EA027713B1 (en) | 2015-01-20 | 2015-01-20 | A method for manufacture of a multi-zone optical filter chip and design thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EA201500495A EA027713B1 (en) | 2015-01-20 | 2015-01-20 | A method for manufacture of a multi-zone optical filter chip and design thereof |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA201500495A1 EA201500495A1 (en) | 2016-07-29 |
| EA027713B1 true EA027713B1 (en) | 2017-08-31 |
Family
ID=56550598
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA201500495A EA027713B1 (en) | 2015-01-20 | 2015-01-20 | A method for manufacture of a multi-zone optical filter chip and design thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| EA (1) | EA027713B1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU862098A1 (en) * | 1980-01-24 | 1981-09-07 | Предприятие П/Я А-7309 | Optical interfferential long-wave cutting filter |
| US20090153971A1 (en) * | 2007-12-17 | 2009-06-18 | Nihon Dempa Kogyo Co., Ltd | Optical multilayer thin-film filters and methods for manufacturing same |
| US20110134410A1 (en) * | 2005-04-27 | 2011-06-09 | Asml Netherlands B.V. | Spectral purity filter for multi-layer mirror, lithographic apparatus including such multi-layer mirror, method for enlarging the ratio of desired radiation and undesired radiation, and device manufacturing method |
| CN102749667B (en) * | 2012-07-28 | 2014-09-17 | 杭州科汀光学技术有限公司 | Optical filter for image chip |
-
2015
- 2015-01-20 EA EA201500495A patent/EA027713B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU862098A1 (en) * | 1980-01-24 | 1981-09-07 | Предприятие П/Я А-7309 | Optical interfferential long-wave cutting filter |
| US20110134410A1 (en) * | 2005-04-27 | 2011-06-09 | Asml Netherlands B.V. | Spectral purity filter for multi-layer mirror, lithographic apparatus including such multi-layer mirror, method for enlarging the ratio of desired radiation and undesired radiation, and device manufacturing method |
| US20090153971A1 (en) * | 2007-12-17 | 2009-06-18 | Nihon Dempa Kogyo Co., Ltd | Optical multilayer thin-film filters and methods for manufacturing same |
| CN102749667B (en) * | 2012-07-28 | 2014-09-17 | 杭州科汀光学技术有限公司 | Optical filter for image chip |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EA201500495A1 (en) | 2016-07-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4139471B2 (en) | Optical system having UV adhesive and protective layer | |
| US20020191310A1 (en) | Attenuating filter for ultraviolet light | |
| CN102736400B (en) | Dustproof pellicle film, manufacturing method thereof, and dustproof pellicle component with pellicle film attached | |
| JP2024059726A (en) | Photoresist as an opaque aperture mask on a multispectral filter array. | |
| US11768439B2 (en) | Systems and methods for a narrow band high transmittance interference filter | |
| US10191193B2 (en) | Nano bi-material electromagnetic spectrum shifter | |
| EA027713B1 (en) | A method for manufacture of a multi-zone optical filter chip and design thereof | |
| TW201610482A (en) | Structure of ultraviolet polarization component and manufacturing method thereof | |
| JP4443425B2 (en) | Optical multilayer device | |
| TW200905283A (en) | A plasmonic reflection filter | |
| Thöny et al. | Innovative sputter system for high volume production of demanding optical interference coatings | |
| CN112198140A (en) | Liquid refractive index measuring method and device based on multilayer dielectric film interference filter | |
| KR20120081667A (en) | Pelicle membrane and method of forming pelicle membrane | |
| CN107703575A (en) | A kind of multichannel integrated optical filter and its manufacture method | |
| JP2021500630A5 (en) | ||
| CN216210007U (en) | Ultra-narrow band filter with central wavelength of 350 +/-3 nm | |
| RU2504805C2 (en) | Multispectral interference light filter for protection from laser radiation | |
| JP2008009117A (en) | Method of forming dielectric multilayer film | |
| Fomchenkov et al. | Manufacturing Process Development of the Multi Steps Optical Filter for Narrow Spectral Selection | |
| US7794646B2 (en) | Method for manufacturing mold used in impression process | |
| US9804309B1 (en) | Reducing extrinsic stress in thin film optical mirrors and filters for deep ultraviolet | |
| JP2000121801A (en) | Optical parts and optical device using the same | |
| WO2022207784A1 (en) | Wafer-level optics assembly with holographic optical element | |
| CN115537729A (en) | Process method for reducing yellow index of transparent CPI base film | |
| CN112684532A (en) | Method for preparing induced transmission filter by combining metal and medium |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM AZ KZ KG TJ TM |