KR20090012357A

KR20090012357A - 렌즈 어레이 및 상기 렌즈 어레이를 제조하는 방법

Info

Publication number: KR20090012357A
Application number: KR1020087030430A
Authority: KR
Inventors: 지안 짐 왕
Original assignee: 에이피아이 나노파브리케이션 앤드 리서치 코포레이션
Priority date: 2006-05-12
Filing date: 2007-05-10
Publication date: 2009-02-03
Also published as: US20070264424A1; JP2009537032A; TW200811467A; US20110076456A1; WO2007134145A2; WO2007134145A3

Abstract

일반적으로, 제 1 측면에서, 본 발명은 제 1 물질을 포함하는 층을 형성하도록 아티클의 표면에 상기 제 1 물질을 증착하는 단계를 포함하는 방법을 특징으로 한다. 상기 아티클의 표면은 다수의 돌출부들을 포함하고, 상기 제 1 물질을 포함하는 상기 층은 다수의 렌즈들을 형성한다. 각각의 렌즈는 상기 기판 표면상의 돌출부에 대응한다.

Description

렌즈 어레이 및 상기 렌즈 어레이를 제조하는 방법{LENS ARRAYS AND METHODS OF MAKING THE SAME}

본 출원은 2006년 11월 13일 출원된 발명의 명칭 "LENS ARRAYS AND METHODS OF MAKING THE SAME"인 미국특허출원 No.11/598,494 및 2006년 5월 12일 출원된 발명의 명칭 "LENS ARRAYS AND METHODS OF MAKING THE SAME"인 가특허출원 No. 60/800,080에 우선권을 주장하며, 이들 전체 내용은 참고문헌으로 본원에 포함되는 것으로 한다.

본 개시내용은 렌즈 어레이들 및 렌즈 어레이들을 제조하는 방법들에 관한 것이다.

다수의 렌즈들이 렌즈 어레이를 형성하도록 배열될 수 있다. 소정 실시예에서, 렌즈 어레이들은 공통 기판상에 다수의 렌즈들을 형성함으로써 제조되어 렌즈들의 일체화된 어레이를 제공한다.

일반적으로, 제 1 측면에서, 본 발명은 제 1 물질을 포함하는 층을 형성하도록 아티클의 표면에 상기 제 1 물질을 증착하는 단계를 포함하는 방법을 특징으로 한다. 상기 아티클의 표면은 다수의 돌출부들을 포함하고, 상기 제 1 물질을 포함하는 상기 층은 다수의 렌즈들을 형성한다. 각각의 렌즈는 상기 기판 표면상의 돌출부에 대응한다

본 방법의 실시예들은 하나 이상의 다음 특징들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 물질을 증착하는 단계는, 상기 제 1 물질의 다수의 층들을 순차적으로 증착하는 단계를 포함하고, 상기 제 1 물질의 층들 중 하나는 상기 아티클의 표면상에 증착된다. 상기 제 1 물질의 다수의 층들을 증착하는 단계는, 전구체의 층을 증착하는 단계 및 제 1 물질의 층을 제공하도록 상기 전구체의 층을 반응물(reagent)에 노출시키는 단계를 포함한다. 상기 반응물은 상기 제 1 물질을 형성하도록 상기 전구체와 화학적으로 반응한다. 예를 들어, 상기 반응물은 상기 제 1 물질을 형성하도록 상기 전구체를 산화할 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 전구체의 층을 증착하는 단계는, 상기 아티클을 하우징하는 챔버로 상기 전구체를 포함하는 제 1 가스를 유입시키는 단계를 포함한다. 상기 전구체의 층을 상기 반응물에 노출시키는 단계는, 상기 챔버로 상기 반응물을 포함하는 제 2 가스를 유입시키는 단계를 포함할 수 있다. 제 3 가스는 상기 제 1 가스가 유입된 후 및 상기 제 2 가스를 유입하기 전에 상기 챔버로 도입될 수 있다. 상기 제 3 가스는 상기 전구체에 관하여 불활성일 수 있다. 상기 제 3 가스는 헬륨, 아르곤, 질소, 네온, 크립톤, 및 크세논으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 가스를 포함할 수 있다. 상기 전구체는 트리스(테르트-부톡시)실라놀, (CH₃)₃Al, TiCl₄, SiCl₄, SiH₂Cl₂, TaCl₃, AlCl₃, Hf-에타옥사이드 및 Ta-에타옥사이드로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. 상기 제 1 물질을 포함하는 층을 형성하는 것은, 제 2 물질의 다수의 층들을 순차적으로 증착함으로써 상기 제 2 물질을 증착하는 것을 더 포함할 수 있고, 상기 제 2 물질의 층들 중 하나는 상기 제 1 물질상에 증착되고, 상기 제 2 물질은 상기 제 1 물질과 상이하다. 소정 실시예에서, 상기 제 1 물질의 다수의 층들은 상기 제 1 물질의 단층들(monolayers)이다.

상기 제 1 물질은 원자층 증착을 이용하여 증착될 수 있다. 상기 제 1 물질은 유전체 물질일 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 제 1 물질은 산화물이다. 예를 들어, 상기 산화물은 SiO₂, Al₂O₃, Nb₂O₅, TiO₂, ZrO₂, HfO₂, 및 Ta₂O₅로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.

상기 제 1 물질을 포함하는 층은 상기 아티클상에 하나 이상의 부가적인 물질들을 증착함으로써 형성될 수 있고, 상기 하나 이상의 부가적인 물질들은 상기 제 1 물질과 상이하다.

상기 제 1 물질을 포함하는 층은 상기 제 1 물질을 포함하는 나노라미네이트 물질로부터 형성될 수 있다.

일부 실시예에서, 상기 돌출부들은 기판 물질을 포함하는 층에 형성되고, 상기 제 1 물질 및 상기 기판 물질은 동일하다. 상기 돌출부들은 제 2 물질로부터 형성되고, 상기 제 1 물질 및 상기 제 2 물질은 상이하다.

상기 방법은 상기 제 1 물질을 증착하기 전에 상기 아티클의 표면에 상기 돌출부들을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 아티클은 기판 물질을 포함할 수 있고, 상기 돌출부들을 형성하는 단계는 상기 기판 물질을 에칭하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 아티클은 기판을 포함하고, 상기 돌출부들을 형성하는 단계는 기판의 표면에 제 2 물질의 층을 증착하는 단계를 포함한다. 상기 돌출부들을 형성하는 단계는 베이스 층 위에 레지스트의 층을 형성하는 단계 및 상기 레지스트의 층으로 패턴을 전사하는 단계를 포함할 수 있고, 상기 패턴은 상기 돌출부들의 배열에 대응한다. 상기 패턴은 리소그래피 기법을 이용하여 상기 레지스트에 전사될 수 있다. 예를 들어, 상기 패턴은 포토리소그래피 또는 임프린트 리소그래피를 이용하여 상기 레지스트에 전사될 수 있다.

상기 돌출부들은 상기 아티클 표면상에 주기적으로 배열될 수 있다. 상기 돌출부들의 배열은 적어도 한 방향으로 약 1 ㎛ 이상(가령, 약 3 ㎛ 이상)의 주기를 가질 수 있다. 상기 돌출부들의 배열은 적어도 한 방향으로 약 30 ㎛ 이하(가령, 약 20 ㎛ 이하)의 주기를 가질 수 있다. 상기 다수의 렌즈들 중 적어도 일부는 약 10 ㎛ 이하의 제 1 평면에서의 곡률 반경을 가질 수 있다.

일부 실시예에서, 상기 렌즈들 중 적어도 두 개는 서로 다른 크기이다. 소정 실시예에서, 상기 다수의 렌즈들에서의 렌즈들 각각은 상기 다수의 렌즈들에서의 다른 렌즈들과 실질적으로 동일한 크기이다.

상기 다수의 렌즈들은 렌즈 어레이를 형성할 수 있다. 상기 렌즈들은 원통형 렌즈이다. 상기 돌출부들은 상기 아티클의 평면에서 제 1 방향을 따라 연장하는 능선들(ridges)일 수 있다.

일반적으로, 다른 측면에서, 본 발명은 아티클의 표면상에 다수의 렌즈들을 형성하기 위하여 원자층 증착을 이용하는 단계를 포함하는 방법을 특징으로 한다. 상기 방법들의 실시예들은 다른 측면들의 하나 이상의 특징들을 포함할 수 있다.

일반적으로, 추가적인 측면에서, 본 발명은 제 1 물질의 다수의 단층들을 순차적으로 증착함으로써 상기 제 1 물질을 포함하는 층을 형성하는 단계를 포함하는 방법을 특징으로 하며, 상기 제 1 물질의 단층은 아티클의 제 1 표면상에 증착된다. 상기 제 1 물질을 포함하는 층은 다수의 렌즈들을 포함한다. 본 방법의 실시예들은 다른 측면들의 특징들의 하나 이상을 포함할 수 있다.

일반적으로, 다른 측면에서, 본 발명은 제 1 물질을 포함하는 다수의 돌출부들을 포함하는 표면을 구비한 물체; 및 상기 물체에 의해 지지되는 상기 제 1 물질과 상이한 제 2 물질의 층을 포함한다. 상기 제 2 물질의 층은 다수의 렌즈를 포함하며, 각각의 렌즈는 상기 돌출부들 중 하나에 대응한다. 상기 아티클의 실시예들은 다른 측면들의 방법들을 이용하여 형성될 수 있고, 다른 측면들과 관련하여 언급된 하나 이상의 특징들을 포함할 수 있다.

다른 측면에서, 본 발명은 다수의 검출기들; 및 전술한 측면의 아티클을 포함하는 장치를 특징으로 한다. 상기 아티클에 있는 상기 렌즈들 각각은 상기 다수의 검출기들 중 하나의 검출기에 대응한다.

실시예들은 다음의 이점들 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

렌즈 어레이들은 본원에 개시된 방법들을 이용하여 경제적으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 렌즈 어레이들은 종래의 프로세스들 및 값싼(가령, 일용품) 물질의 조합들을 이용하여 대형 스케일로 형성될 수 있다.

개시된 방법들은 렌즈 어레이 설계에 있어 실질적인 융통성(versatility)을 제공한다. 예를 들어, 방법들은 제조자들에게 렌즈 어레이들에서의 렌즈들의 크기, 형상, 배치를 정확하게 제어할 수 있는 능력을 제공한다. 1 또는 2차원 어레이들이 형성될 수 있다. 렌즈들은 구형 또는 비구형이다. 렌즈들의 곡률 반경은 변경될 수 있다.

상기 방법들은 렌즈들을 형성하기 위해 사용되는 물질들의 광학 특성에 융통성을 제공한다. 예를 들어, 렌즈들은 복합 물질들로부터 형성될 수 있고 상기 복합 물질의 서로 다른 구성 물질들의 상대적인 비는 복합 물질의 원하는 굴절률을 제공하도록 선택될 수 있다. 또한, 상기 방법들은 변하는 굴절률 프로파일을 이용하여 복합 물질들을 형성할 수 있게 해주며, 가령, 등급화된 굴절률 물질들로부터 형성된 렌즈들을 제공한다.

작은 렌즈 요소들을 갖는 렌즈 어레이들이 형성될 수 있다. 예를 들어, 약 5 ㎛ 이하의 측면 치수를 갖는 렌즈들의 어레이들이 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 약 0.5 ㎛ 이하(가령, 약 0.1 ㎛ 이하)의 측면 치수를 갖는 렌즈들의 어레이들이 형성될 수 있다.

실시예들은 견고한(robust) 렌즈 어레이들을 포함한다. 예를 들어, 렌즈 어레이들은 무기 글라스들과 같은 무기 물질들만으로 형성될 수 있고, 이는 렌즈 어레이들이 사용중에 겪을 수 있는 다수의 환경적 위험에 내성이 있다. 무기 물질들은 물 및/또는 유기 용매들에 내성이 있을 수 있다. 무기 물질들은 상대적으로 큰 녹는점 온도(가령, 300℃ 이상)fmf 가질 수 있고, 이는 렌즈 어레이들이 광학 성능을 현저히 열화시키지 않고 고온에 노출될 수 있게 해준다.

실시예들은 렌즈 어레이를 형성하는 물질들의 실질적인 열화 없이 전자기 스펙트럼의 자외선(UV) 부분에 사용될 수 있다. 예를 들어, 전술한 것처럼, 렌즈 어레이들은 무기 글라스들과 같은 무기 물질들만으로 형성될 수 있고, 이는 UV 방사선에 노출될 때 많은 유기 물질들보다 더욱 안정하다.

일부 실시예에서, 렌즈 어레이들은 기계적으로 플렉서블하다. 예를 들어, 렌즈 어레이들은 중합체 기판과 같은 플렉서블 기판들상에 형성될 수 있다.

렌즈 어레이들은 유리하게도 다수의 어플리케이션에 사용될 수 있다. 예를 들어, 소정 어플리케이션에서, 렌즈 어레이들은 검출기 어레이들의 광 수집 효율을 향상시키도록 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 렌즈 어레이들은 작은 검출기 요소 및 큰 광 수집 효율을 갖는 검출기 어레이들을 제공도록 사용될 수 있다. 이러한 검출기 어레이들은 고해상도 검출기 어레이들에 사용될 수 있다.

일부 어플리케이션에서, 렌즈 어레이들은 평판 디스플레이에서 효율을 향상시키기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 렌즈 어레이들은 유기 발광 다이오드(OLED) 디스플레이와 같은 방사형 디스플레이들의 추출 효율을 향상시키기 위해 사용될 수 있다. 렌즈 어레이들은 또한 투과형 액정 디스플레이와 같은 투과 디스플레이의 투과 효율을 향상시키기 위해 사용될 수 있다.

렌즈 어레이들은 또한 프로젝션 디스플레이들에서 광 변조기들의 바람직한 조명(가령, 실질적으로 균일한 밀도 프로파일을 갖는 시준된 광)을 제공하기 위해 사용될 수 있다.

본 발명의 하나 이상의 실시예들의 상세는 첨부하는 도면 및 하기의 설명에 제시되어 있다. 다른 특징들 및 이점들은 설명, 도면, 및 청구범위로부터 명백할 것이다.

도1A은 렌즈 어레이의 일 실시예의 일부의 단면도이다.

도1B는 도1A에 도시된 렌즈 어레이내의 렌즈의 단면도이다.

도1C-1F는 네 개의 서로 다른 렌즈들의 단면도이다.

도2A는 렌즈의 일 실시예의 단면도이다.

도2B는 렌즈의 일 실시예의 단면도이다.

도3A은 렌즈 어레이의 일 실시예의 일부의 단면도이다.

도3B-3D는 렌즈 어레이의 실시예들의 평면도이다.

도4A-4I는 렌즈 에레이의 일 실시예의 제조 단계들을 도시한다.

도5는 원자층 증착 시스템의 일 실시예의 개략도이다.

도6은 원자층 증착을 이용하여 나노라미네이트(nanolaminate)를 형성하는 단계를 도시하는 흐름도이다.

도7A는 센서 어레이의 일 실시예의 단면도이다.

도7B는 평판 디스플레이의 일 실시예의 단면도이다.

도8은 조명 시스템의 일 실시예의 개략도이다.

도9A 및 9B는 각각 시드층 및 대응하는 렌즈 어레이의 주사 전극 현미경사진이다.

도10A 및 10B는 렌즈 어레이의 주사 전극 현미경사진들이다.

도11은 도10A 및 10B에 도시된 렌즈 어레이의 투과 스펙트럼의 도시이다.

여러 도면에서 동일한 도면부호는 동일한 요소를 지시한다.

도1A 및 1B 및 도2A를 참조하면, 렌즈 어레이(100)는 렌즈 층(111)의 표면에 형성된 다수의 렌즈들(110a-110h)을 포함한다. 렌즈 어레이(100)는 또한 렌즈 층(111)을 지지하는 기판(101)을 포함한다. 기판(101)은 또한 다수의 돌출부들(112a-112h)을 지지한다. 각각의 돌출부들(112a-112h)은 렌즈 어레이(100)에서, 각각 렌즈(110a-110h)와 대응한다. 후술하는 것처럼, 소정 실시예에서, 렌즈들(110a-110h)은 렌즈 층(111)을 형성하도록 돌출부들(112a-112h) 위에 물질을 증착함으로써 형성된다. 렌즈들(110a-110h)은 돌출부들(112a-112h)에 대응하는 층(111)의 표면의 돌출부들이다. 렌즈들(110a-110h)의 크기 및 형상은 따라서, 돌출부들(112a-112h)의 크기 및 형상과 돌출부들(112a-112h) 위에 증착된 물질의 양과 관련된다고 믿어진다. 따라서, 돌출부들 위에 증착되는 물질의 양을 변경하면서 변하는 크기의 돌출부를 형성함으로써 변하는 크기 및 형상의 렌즈들이 준비될 수 있다.

도1A 및 1B는 또한, 렌즈 어레이(100)의 설명에서 참조되는 데카르트(Cartesian) 좌표계를 도시한다. 도1A 및 1B는 x-z 평면을 관통하는 단면으로 렌즈 어레이(100)의 일부를 도시한다. y-z 평면을 관통하는 렌즈 어레이(100)의 단면은 x-z 평면을 관통하는 렌즈 어레이(100)의 단면과 실질적으로 동일하다.

도1A에는 여덟 개의 렌즈들만이 렌즈 어레이(100)에 도시되 있지만, 일반적으로, 렌즈 어레이들은 보다 적거나 많은 렌즈들을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 렌즈 어레이들은 수십 또는 수백 개의 렌즈들을 포함한다. 소정 실시예들에서, 렌즈 어레이는 수십만 내지 수백만 개의 렌즈들을 포함할 수 있다. 렌즈들의 수, 및 이들의 어레이 내에서의 배치는 일반적으로 렌즈 어레이의 어플리케이션에 기초하여 결정된다. 렌즈의 렌즈 어레이 내에서의 배치 및 렌즈 어레이의 어플리케이션은 후술된다.

일반적으로 x-, y-, 및 z-축을 따른 렌즈 어레이(100)의 치수는 소망하는 대로 변할 수 있다. z-축을 따라서, 렌즈 어레이(100)는 두께 t_a를 가진다. 일부 실시예에서, t_a는 상대적으로 작을 수 있다. 예를 들어, t_a는 1 mm 이하(가령, 약 0.5 mm 이하, 약 0.4 mm 이하, 약 0.3 mm 이하, 약 0.2 mm 이하, 약 0.1 mm 이하)일 수 있다.

소정의 실시예에서, 렌즈 어레이(100)는 z-방향에서 연장하는 것보다 x- 및/또는 y- 방향에서 실질적으로 더 연장한다. 예를 들어, 렌즈 어레이(100)는 x- 및/또는 y- 방향에서 약 1 cm 이상(가령, 약 2 cm 이상, 약 3 cm 이상, 약 5 cm 이상, 약 10 cm 이상) 연장하는 한편, t_a는 약 1 mm 이하이다.

각각의 렌즈(110a-110h)는 z-축에 평행하게 전파되는 파장 λ의 입사광을 허리부(waist)로 포커싱한다. 여기서, λ는 렌즈 어레이(100)의 동작 파장이라고 칭한다. 일반적으로, λ는 렌즈 어레이(100)가 사용되는 특정 어플리케이션에 따라 변할 수 있다. 일부 실시예에서, λ는 전자기 스펙트럼의 가시부(가령, 약 400 nm 내지 약 700 nm의 범위)에 있다. 소정 실시예에서, λ는 전자기 스펙트럼의 IR부(가령, 약 700 nm 내지 약 2,000 nm의 범위)에 있다. 일부 실시예에서, λ는 전자기 스펙트럼의 UV부(가령, 약 100 nm 내지 약 400 nm의 범위)에 있다.

일부 실시예에서, 렌즈 어레이(100)는 다수의 파장들의 광을 허리부에 포커싱할 수 있다. 일부 실시예에서, 렌즈 어레이(100)는 λ를 포함하는 파장의 대역을 허리부에 포커싱할 수 있다. 일부 실시예에서, 렌즈 어레이(100)는 전자기 스펙트럼의 가시부의 일부 또는 전부에 대한 광을 허리부로 포커싱할 수 있다.

구체적으로 도1B를 참조하면, 각각의 렌즈는 제1 및 제2 측면 치수(I_x 및 I_y)를 특징으로 하며, 여기서 I_x 만이 도1B에 도시되어 있다. I_y는 y-방향을 따른 렌즈(110d)의 측면 치수이다. 일반적으로, I_x는 I_y와 동일하거나 상이할 수 있다. 일부 실시예에서, I_x 및/또는 I_y는 약 100㎛ 이하(가령, 약 80㎛ 이하, 약 70㎛ 이하, 약 60㎛ 이하, 약 50㎛ 이하, 약 40㎛ 이하, 약 30㎛ 이하, 약 20㎛ 이하, 약 10㎛ 이하, 약 5㎛ 이하, 약 3㎛ 이하, 약 2㎛ 이하, 약 1㎛ 이하, 약 0.5㎛ 이하, 약 0.3㎛ 이하, 약 0.2㎛ 이하)이다.

각각의 렌즈는 또한 수직 치수 I_z를 가지며, 이는 인접 렌즈들 사이의 베이스(115)로부터 렌즈들의 정점(116)까지의 z-축을 따른 렌즈의 치수를 말한다. 렌즈 축(210)은 정점(116)에서 렌즈(110d)와 교차한다. 렌즈 축(118)은 z-축과 평행 하다. 소정 실시예에서, I_z는 약 50㎛ 이하(가령, 약 40 ㎛ 이하, 30 ㎛이하, 약 20 ㎛ 이하, 약 10 ㎛ 이하, 약 5 ㎛ 이하, 약 3 ㎛ 이하, 약 2 ㎛ 이하, 약 1 ㎛ 이하, 약 0.5 ㎛ 이하, 약 0.3 ㎛ 이하, 약 0.2 ㎛ 이하)이다.

각각의 렌즈는 또한 렌즈 표면에 있는 각각의 점에 대하여, 그 점에서 접하는 원의 반경을 말하는 곡률 반경(r₁)을 특징으로 한다. 렌즈(110d)가 구형 렌즈인 실시예에서, r₁은 렌즈의 표면에 대해 실질적으로 일정하다. 대안으로, 렌즈(110d)가 비구형인 경우, r₁은 렌즈 표면에 대하여 변한다. 일부 실시예에서, 렌즈(110d)는 회전-대칭 비구형 렌즈이며, 이 경우 렌즈(110d)는 렌즈 축(118)에 대하여 연속적으로 회전 대칭이지만, r₁은 변하는 β에 대해 변한다. 일부 실시예에서, r₁은 약 100 ㎛ 이하(가령, 약 80 ㎛ 이하, 약 70 ㎛ 이하, 약 60 ㎛ 이하, 약 50 ㎛ 이하, 약 40 ㎛ 이하, 약 30 ㎛ 이하, 약 20 ㎛ 이하, 약 10 ㎛ 이하, 약 8 ㎛ 이하, 약 5 ㎛ 이하, 약 4 ㎛ 이하, 약 3 ㎛ 이하, 약 2 ㎛ 이하, 약 1 ㎛ 이하, 약 0.5 ㎛ 이하, 약 0.3 ㎛ 이하, 약 0.2 ㎛ 이하)이다.

각각의 렌즈는 두께 h_z를 추가적인 특징으로 하며, 이는 z-축을 따라 측정된 기판(101)의 표면으로부터 정점(116)까지의 치수를 말한다. 소정 실시예에서, h_z는 약 500 nm(가령, 약 1 ㎛ 이상, 약 2 ㎛ 이상, 약 5 ㎛ 이상, 약 10 ㎛ 이상)에서 약 100 ㎛(가령, 약 80 ㎛ 이하, 약 50 ㎛ 이하, 약 30 ㎛ 이하)까지의 범위에 있다.

렌즈(110a-110h)는 x-방향 및 y-방향 모두에서 주기적으로 이격된다. x-방향에서의 렌즈의 공간 주기(P_110x)가 도 1A의 인접 렌즈들(110f 및 110g)에 대해 도시되어 있다. 렌즈 어레이(100)는 y-방향에서 대응하는 주기(P_110y)를 갖는다. 일반적으로, P_110x는 P_110y와 동일하거나 상이할 수 있다. P_110x는 일반적으로 I_x와 동일하거나 크며, P_110y는 일반적으로 I_y와 동일하거나 크다. 일부 실시예에서, P_110x및/또는 P_110y는 약 100 nm 내지 약 100 ㎛의 범위이다. 예를 들어, P_110x및/또는 P_110y는 약 200 nm 이상(가령, 약 500 nm 이상, 약 800 nm 이상, 약 1 ㎛ 이상 , 약 2 ㎛ 이상, 약 5 ㎛ 이상, 약 10 ㎛ 이상, 약 20 ㎛ 이상)이다. P_110x및/또는 P_110y는 약 200 nm 이상(가령, 약 60 ㎛ 이하, 약 50 ㎛ 이하, 약 40 ㎛ 이하, 약 30 ㎛ 이하)이다.

일반적으로, 기판(101)은 렌즈 층(111)에 대해 기계적 지지를 제공할 만큼 충분히 두껍다. 여기서, 기판 두께는 x-축을 따른 기판의 치수를 말한다. 일부 실시예에서, 기판(101)은 약 1 mm 이하 (가령, 약 800 ㎛ 이하, 약 500 ㎛ 이하, 약 300 ㎛ 이하)이다. 일부 실시예에서, 기판(101)은 약 100 ㎛ 내지 약 300 ㎛의 두께를 가진다.

일반적으로, 돌출부들(112a-112h)은 렌즈들(110a-110h)의 원하는 크기 및 형상에 따라 변할 수 있다. 돌출부들(112a-112h)의 크기 및 형상 및 렌즈들(110a-110h)의 크기 사이의 관계는 이하에 논의된다.

돌출부들(112a-112h)은 사다리꼴 단면 형상을 가진다. 구체적으로 도1B를 참조하면, 사다리꼴은 높이(t_z), 베이스 폭(t_x,_max), 피크 폭(t_x,_min) 및 베이스 각(α₁ 및 α₂)을 특징으로 한다. 사다리꼴은 또한 t_z의 반에서 측정된 x-축 방향을 따르는 사다리꼴의 치수를 말하는 폭(t_x)을 특징으로 한다.

높이(t_z)는 z-축을 따라 측정된, 기판(101)의 표면으로부터 돌출부의 피크까지의 돌출부(112d)의 치수이다. 소정 실시예에서, t_z는 약 100 nm 내지 약 100 ㎛이다. 예를 들어, t_z는 약 500 nm 이상 (가령, 약 1 ㎛ 이상, 약 2㎛ 이상, 약 5 ㎛ 이상, 약 10 ㎛ 이상)일 수 있다. t_z는 약 80 ㎛ 이하 (가령, 약 50 ㎛ 이하, 약 20 ㎛ 이하)일 수 있다.

베이스 폭(t_x,_max)은 기판(101)의 표면에서의 x-방향을 따른 돌출부(112d)의 치수를 말한다. 소정 실시예에서, t_x,_max는 약 20 ㎛ 이하 (가령, 약 15 ㎛ 이하, 약 10 ㎛ 이하, 약 8 ㎛ 이하, 약 5 ㎛ 이하, 약 4 ㎛ 이하, 약 3 ㎛ 이하, 약 2 ㎛ 이하, 약 1 ㎛ 이하, 약 800 nm 이하, 약 500 nm 이하)이다.

피크 폭(t_x,_min)은 돌출부의 피크에서 x-방향을 따른 돌출부(112d)의 치수를 말한다. 일반적으로 t_x,_min는 t_x,_max보다 작다. 소정 실시예에서, t_x,_min은 약 20 ㎛ 이하 (가령, 약 15 ㎛ 이하, 약 10 ㎛ 이하, 약 8 ㎛ 이하, 약 5 ㎛ 이하, 약 4 ㎛ 이하, 약 3 ㎛ 이하, 약 2 ㎛ 이하, 약 1 ㎛ 이하, 약 800 nm 이하, 약 500 nm 이 하)이다.

베이스 각(α₁ 및 α₂)은 기판(101)의 표면에 관하여 돌출부(112d)의 대향 측벽(114 및 113)이 이루는 각들을 말한다. 일반적으로 α₁은 α₂와 동일하거나 상이할 수 있다. α₁ 및/또는 α₂는 약 10 이상 (가령, 약 20°이상, 약 30° 이상, 약 40° 이상, 약 50° 이상, 약 60° 이상, 약 70° 이상, 약 80° 이상)일 수 있다. α₁ 및/또는 α₂는 90보다 작다.

t_x는 일반적으로 t_x,_max보다 작고, t_x,_min보다 크다. 일부 실시예에서, t_x는 약 20 ㎛ 이하 (가령, 약 15 ㎛ 이하, 약 10 ㎛ 이하, 약 8 ㎛ 이하, 약 5 ㎛ 이하, 약 4 ㎛ 이하, 약 3 ㎛ 이하, 약 2 ㎛ 이하, 약 1 ㎛ 이하, 약 800 nm 이하, 약 500 nm 이하)이다.

돌출부들(112a-112h)은 렌즈들(110a-110h)의 이격과 실질적으로 동일한 주기로 주기적으로 이격된다.

전술한 것처럼, 소정 실시예에서, 렌즈들(110a-110h)은 돌출부들(112a-112h) 상부에 물질을 증착함으로써 형성되며, 상기 물질은 렌즈 층(111)을 형성한다. 돌출부들은 증착된 물질의 층의 표면에 파동이 형성되도록 한다. 파동은 렌즈들(110a-110h)을 규정한다. 이러한 실시예에서, 돌출부들의 크기 및 형상은 렌즈들의 크기 및 형상에 영향을 준다. 따라서, 렌즈들의 크기 및 형상은 변하는 돌출부들의 크기 및 형상에 의해 변할 수 있다.

예를 들어, 렌즈(110d)의 곡률 반경은 베이스 각(α₁ 및 α₂)에 따라 변할 수 있다. 도 1C 및 1D를 참조하면, 예를 들어, 돌출부(112α 및 112β)는 동일한 높이 및 동일한 피크 폭을 갖는다. 그러나, 돌출부(112α)는 돌출부(112β)의 베이스 각(α_β)보다 작다. 결과적으로, 돌출부(112α) 위에 형성된 렌즈(110α)는 돌출부(112_β) 위에 형성된 렌즈(110_β)의 곡률 반경(r_β)보다 큰 곡률 반경(r_α)를 갖는다.

렌즈의 곡률 반경은 또한 돌출부들의 피크 폭에 의존할 수도 있다. 예를 들어, 도 1E를 또한 참조하면, 돌출부(112γ)는 돌출부들(112α 및 112β)과 동일한 높이를 가지고, 베이스 각(α_γ)은 α_β와 동일하다. 그러나, 돌출부(112γ)는 t_β보다 작은 피크 폭(t_γ)을 가진다. 결과적으로, 돌출부(112γ)에 대응하는 렌즈(110_γ)의 곡률 반경(r_γ)은 r_β보다 작다.

돌출부 형상은 비구형 렌즈를 제공하기 위해 선택될 수도 있다. 예를 들어, 도 1F를 참조하면, 돌출부(112δ)와 동일한 높이를 가진다. 또한, 돌출부(112δ)는 α_δ와 동일한 α_γ를 가진다. 그러나, 돌출부(112δ)의 피크는 돌출부(112γ)의 피크보다 크다. 결과적으로, 돌출부(112δ) 상부에 형성된 렌즈(110δ)의 곡률 반경은 돌출부(112δ)의 정점에 대한 렌즈의 부분의 근접성에 따라 변한다. 특히, 돌출부(112δ)의 정점에 근접한 렌즈(110δ)의 부분들은 곡률 반경(r_δ1)을 가지며, 이는 돌출부의 정점들로부터 더 먼 렌즈(110δ)의 곡률 반경(r_δ2)보다 더 작다. 더 큰 곡률 반경(r_δ2)은 돌출부(112δ)의 평편한 피크에 해당한다.

렌즈들의 형상은 돌출부들 상부에 증착된 물질의 양, 물질의 유형, 물질들을 증착하기 위해 사용되는 방법, 물질이 증착되는 조건에 의존하여 변할 수도 있다. 물질의 유형 및 증착 방법들은 아래에서 논의된다.

다시 도 1B를 참조하면, 돌출부(112d)는 완전히 사다리꼴의 단면 형상을 가지는 것으로 도시되어 있다. 그러나, 일반적으로 돌출부의 단면 형상은 완전한 사다리꼴에서 약간 벗어날 수 있는데, 이는 예를 들어 돌출부들을 제조하기 위해 사용되는 프로세스들의 제한된 정밀도로 인한 것이다. 그럼에도 불구하고, 이러한 편차들을 포함하는 돌출부들은 사다리꼴 단면 형상을 가지는 것으로 간주된다.

또한, 렌즈 어레이(100)내의 돌출부들이 사다리꼴 단면 형상을 가지지만, 일반적으로, 돌출부들의 형상은 변할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 돌출부들은 직사각형 단면 형상 또는 삼각형 단면 형상을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 돌출부들은 회전 대칭을 가질 수 있다. 예를 들어, 돌출부들은 형상이 원뿔형 또는 원통형일 수 있다. 일부 실시예에서, 돌출부들은 형상이 피라미드이다(가령, 3- 또는 4- 측면 피라미드). 소정 실시예에서, 돌출부들은 형상이 직사각형이다. 돌출부들의 형상은 에칭 프로세스에 의해 제어될 수 있다. 예를 들어, 반응성 이온 에칭 조건을 변화시킴으로써, 사다리꼴 단면을 가진 돌출부들의 베이스 각들을 변경할 수 있다.

렌즈에 의한 포커싱이 렌즈(110d)를 보여주는 도 2A에 도시된다. 렌즈들(110d)에 입사하는 λ에서의 광선(212)은 렌즈 표면에서 굴절되고 기판(101)을 빠져나갈 때 다시 굴절된다. 결과적으로, 광선(212)은 렌즈(110d)의 초점 평면(201)에 있는 허리부(220)로 포커싱된다. 렌즈 어레이(100)가 다수의 파장에서 동작하는 실시예들에서, 서로 다른 파장들이 서로 다른 평면들에서 초점 영역들을 규정하면서 대응하는 허리부로 포커싱될 수 있다.

허리부(220)에서의 포커싱된 광의 직경은, λ에서 빔 밀도의 90%가 통과하는 렌즈 축(210)을 중심으로 하는 초점 평면(201)에서의 원형 면적의 직경을 말한다. 허리부(220)는 약 10 λ 이하 (가령, 약 8 λ 이하, 약 5 λ 이하, 약 4 λ 이하, 약 3 λ 이하, 약 2 λ 이하)의 직경을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 허리부(220)는 약 5 ㎛ 이하 (가령, 약 4 ㎛ 이하, 약 3 ㎛ 이하, 약 2 ㎛ 이하, 약 1 ㎛ 이하, 약 800 nm 이하, 약 500 nm 이하)일 수 있다.

초점 평면(201)은 렌즈(110d)가 렌즈 축(210)과 교차하는 곳인 렌즈의 정점(116)으로부터 거리 f₁₁₀에 위치된다. 일반적으로, f₁₁₀은 렌즈의 곡률 반경 및 렌즈 어레이(100)를 형성하기 위해 사용된 물질들의 굴절률에 따라 변한다. 일부 실시예에서, f₁₁₀은 기판(101) 및 h_z의 결합된 두께보다 크고, 따라서 초점 평면은 다른 광 요소를 초점 평면에 위치시키기 위해 액세스 가능하다. f₁₁₀은 약 50 ㎛ 이상 (가령, 약 100 ㎛ 이상, 약 200 ㎛ 이상, 약 300 ㎛ 이상, 약 400 ㎛ 이상, 약 500 ㎛ 이상, 약 1 ㎛ 이상, 약 2 ㎛ 이상)일 수 있다. 대안으로, 일부 실시예에 서, f₁₁₀은 약 40 ㎛ 이하 (가령, 약 30 ㎛ 이하, 약 20 ㎛ 이하, 약 10 ㎛ 이하, 약 5 ㎛ 이하, 약 1 ㎛ 이하)일 수 있다. (전형적으로 작은 렌즈는 매우 짧은 초점 렌즈를 가진다). 일반적으로, f₁₁₀은 약 10 mm보다 작을 수 있다(가령, 약 8 mm 이하, 약 5 mm 이하, 약 3 mm 이하).

이제 렌즈 어레이(100)의 조성물로 돌아가면, 렌즈 어레이(100) 및 돌출부들(112a-112h)은 물질 광 특성들, 렌즈 어레이(100)를 형성하기 위해 사용되는 프로세스와의 물질 호환성, 및 렌즈 어레이(100)를 형성하기 위해 사용되는 다른 물질들과의 물질 호환성을 포함하는 다양한 인자들에 기초하여 선택된 물질들로부터 형성된다. 전형적으로, 렌즈 층(111) 및 돌출부들(112a-112h)은 무기 및/또는 유기 광 투과 물질들을 포함하는 광 투과 물질들로 형성된다. 무기 물질들의 예는 무기 글라스들과 같은 무기 유전 물질들을 포함한다. 유기 광 투과 물질들의 예는 광 투과 중합체들을 포함한다. 본원에서 사용될 때, 광 투과 물질들은, 1mm 두께 층에 대하여, λ에서 50% 이상(가령, 약 80% 이상, 약 90% 이상, 약 95% 이상)의 법선방향 입사 방사선을 투과시킨다.

일부 실시예에서, 렌즈 층(111) 및/또는 돌출부들(112a-112h)은 유전체 산화물(가령, 금속 산화물), 플루오르화물(가령, 금속 플루오르화물), 황화물, 및/또는 질화물(가령, 금속 질화물)과 같은 하나 이상의 유전체 물질을 포함한다. 산화물의 예는 SiO₂, Al₂O₃, Nb₂O₅, TiO₂, ZrO₂, HfO₂, SnO₂, ZnO, ErO₂, Sc₂O₃, 및 Ta₂O₅를 포함한다. 플루오르화물의 예는 MgF₂를 포함한다. 다른 예는 ZnS, SiN_x, SiO_yN_x, AlN, TiN, 및 HfN을 포함한다.

일부 실시예에서, 돌출부들(112a-112h)은 유기 물질로부터 형성되는 한편, 렌즈 층(111)은 무기 물질로부터 형성된다. 예를 들어, 소정 실시예에서, 돌출부들(112a-112h)은 중합체 레지스트(가령, 포토레지스트 또는 나노임프린트 리소그래피용 레지스트)로부터 형성되는 한편, 렌즈 층(111)은 무기 글라스(가령, SiO₂ 글라스)로부터 형성된다.

렌즈 어레이(100) 및/또는 돌출부들(112a-112h)의 조성물은 λ에서 특정 굴절률을 갖도록 선택될 수 있다. 일부 실시예에서, 렌즈 층(111)의 굴절률은 λ에서의 돌출부들(112a-112h)의 굴절률과 상이하다. 돌출부들과 렌즈 어레이 사이의 서로 다른 굴절률은 렌즈 어레이의 포커싱 기능에 기여하는 입사광의 굴절을 제공할 수 있다. 대안으로, 소정 실시예에서, 렌즈 층(111)의 굴절률은 λ에서의 돌출부들(112a-112h)의 굴절률과 동일하다. 돌출부들의 굴절률을 렌즈 층과 매칭시키는 것은, 이렇게 할 경우 렌즈 층과 돌출부들 사이의 계면에서 광의 굴절 및 광의 반사를 감소(가령, 제거)시키기 때문에 유리할 수 있다.

일부 실시예에서, 렌즈 층(111) 및/또는 돌출부들(112a-112h)은 상대적으로 큰 굴절률을 갖는 물질, 가령 632nm에서 약 2.35의 굴절률을 갖는 TiO₂, 또는 632nm에서 약 2.15의 굴절률을 갖는 Ta₂O₅로부터 형성된다. 대안으로, 렌즈 층(111) 및/또는 돌출부들(112a-112h)은 상대적으로 작은 굴절률을 갖는 물질로부터 형성될 수 있다. 낮은 굴절률 물질의 예는, 632nm에서 각각 약 1.45 및 1.65의 굴절률을 갖 는 SiO₂ 및 Al₂O₃를 포함한다.

일부 실시예에서, 렌즈 층(111) 및/또는 돌출부들(112a-112h)의 조성물은 λ에서 비교적 낮은 흡수를 가지므로, 렌즈 층(111) 및/또는 돌출부들(112a-112h)은 λ에서 비교적 낮은 흡수를 갖는다. 예를 들어, 렌즈 어레이(100)는 축(101)을 따라 전파하는 λ에서의 방사선의 약 5% 미만을 흡수할 수 있다(가령, 약 3% 이하, 약 2% 이하, 약 1% 이하, 약 0.5% 이하, 약 0.2% 이하, 약 0.1 % 이하).

렌즈 층(111) 및/또는 돌출부들(112a-112h)은 결정질, 반결정질, 및/또는 비정질 부분들을 포함할 수 있다. 일반적으로, 비정질 물질은 광학적으로 등방성이고 부분적으로 또는 대부분이 결정질인 부분들보다 광을 더 잘 투과시킬 수 있다. 예로써, 일부 실시예에서, 렌즈 층(111) 및/또는 돌출부들(112a-112h)이 비정질 유전체 물질과 같은 비정질 물질들로부터 형성된다(가령, 비정질 TiO₂ 또는 SiO₂). 대안으로, 소정 실시예에서, 돌출부들(112a-112h)은 결정질 또는 반결정질 물질(가령, 결정질 또는 반결정질 Si)로부터 형성되는 한편, 렌즈 층(111)은 비정질 물질(가령 TiO₂ 또는 SiO₂와 같은 비정질 유전체 물질)로부터 형성된다.

렌즈 층(111) 및/또는 돌출부들(112a-112h)은 단일 물질 또는 다수의 서로 다른 물질들로부터 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 렌즈 층(111)과 돌출부들(112a-112h) 중 하나 또는 모두는, 극히 얇은(가령, 1 내지 약 10 단층막 두께) 적어도 하나의 물질들의 층들 및 적어도 두 개의 물질들의 층들로 형성된 조성물을 말하는 나노라미네이트(nanolaminate) 물질로부터 형성될 수 있다. 광학적으로, 나노라미네이트 물질은 국부적으로 동일한 굴절률을 가지며, 굴절률은 그 구성 물질들의 굴절률에 의존한다. 각각의 구성 물질의 양을 변경시키면 나노라미네이트의 굴절률을 변경시킬 수 있다. 나노라미네이트 부분들의 예는 SiO₂ 단층 및 TiO₂ 단층, SiO₂ 단층 및 Ta₂O₅ 단층, 또는 Al₂O₃ 단층 및 TiO₂ 단층으로 구성된 부분들을 포함한다.

도 2B를 참조하면, 하나 이상의 물질로부터 형성된 렌즈층을 갖는 렌즈 어레이의 예가 도시된다. 이 예에서, 렌즈 층(111)은 여덟 개의 서브층(220, 222, 224, 226, 228, 230, 232, 및 234)을 포함한다. 각각의 서브층은 서브층(224)에 대해 t₂₂₄로 도시된 정점과 교차하는 z-방향에 평행한 축을 따라 측정된 두께 t_z를 가진다. 보다 일반적으로, 렌즈 층에 있는 서브 층들의 수는 원하는 대로 변할 수 있다. 일부 실시예에서, 렌즈 층은 8개 이상의 서브층(가령, 약 10개 이상의 서브층, 약 20개 이상의 서브층, 약 30개 이상의 서브층, 약 40개 이상의 서브층, 약 50개 이상의 서브층, 약 60개 이상의 서브층, 약 70개 이상의 서브층, 약 80개 이상의 서브층, 약 90개 이상의 서브층, 약 100개 이상의 서브층)을 포함할 수 있다.

일반적으로, 두께 t_z 및 각각의 서브층의 조성물은 원하는 대로 변경할 수 있다. 일부 실시예에서, 렌즈 층(111)에 있는 각각의 서브층의 두께 t_z는 약 5 nm 이상 (가령, 약 10 nm 이상, 약 20 nm 이상, 약 30 nm 이상, 약 50 nm 이상, 약 70 nm 이상, 약 100 nm 이상, 약 150 nm 이상, 약 200 nm 이상, 약 300 nm 이상)이다.

일부 실시예에서, 렌즈 층(111)에 있는 각각의 서브층의 두께 및 조성물은 렌즈 어레이(100)의 원하는 스펙트럼 특성에 의존한다. 예를 들어, 서브층들의 두께 및 조성물은 렌즈 층(111)이 광을 포커싱하는 것과 더불어 광 필터로써 수행하도록 선택될 수 있다. 다중 층 막으로부터 형성된 광 필터들은, 예를 들어 "Thin Film Optical Filters," 3^rd Edition, by H. Angus Maclocd, Taylor & Francis, Inc. (2001)에 논의되어 있다. 일반적으로, 광 필터들은 관심 있는 파장에서 비교적 높고 낮은 굴절률의 다수의 교호하는 층들에 의해 형성되며, 각각의 서브층의 두께는 관심 있는 파장보다 작다. 인접한 서브층들 사이의 굴절률에 있어서의 차(Δn)은 원하는 대로 변경할 수 있다. 각각의 인접한 서브층 사이의 Δn은 동일하거나 상이할 수 있다. 일부 실시예에서, Δn은 약 0.01 이상 (가령, 약 0.02 이상, 약 0.03 이상, 약 0.04 이상, 약 0.05 이상, 약 0.06 이상, 약 0.07 이상, 약 0.08 이상, 약 0.09 이상, 약 0.1 이상, 약 0.12 이상, 약 0.15 이상, 약 0.2 이상, 약 0,3 이상, 약 0.4 이상, 약 0.5 이상)이다.

일반적으로, 각각의 서브층의 광 두께는 다른 서브층들과 동일하거나 상이할 수 있다. 광 두께는 서브층의 두께(t_z)와 관심 있는 파장에서 서브층을 형성하는 물질의 굴절률과의 곱(product)을 말한다. 예를 들어, 렌즈 층(111)이 협대역의 파장들(가령, 약 10 nm)을 반사하도록 설계된 실시예들에서, 각각의 층의 수직 광학 두께는 0.25 λ₀일 수 있고, λ₀는 반사 대역에서 중심 파장을 말한다. 대안으로, 렌즈 층(111)이 광대역의 파장들(가령, 약 l00 nm 이상, 약 150 nm 이상, 약 200 nm 이상)을 반사하도록 설계된 경우, 서브층들의 광 두께는 변할 수 있다. 예를 들어, 렌즈 층(111)에 있는 상이한 군의 서브층들은 원하는 반사 대역 내에서 상이한 파장들(λ_i)에 대하여, 0.25 λ_i에 해당하는 광 두께를 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 각각의 서브층의 광 두께는 약 20 nm 내지 약 1,000 nm일 수 있다. 예를 들어, 각각의 서브층의 광 두께는 약 50 nm 이상 (가령, 약 100 nn 이상, 약 150 nm 이상, 약 200 nm 이상, 약 250 nm 이상, 약 300 nm 이상)일 수 있다. 실시예에서, 서브층의 광 두께는 약 800 nm 이하 (가령, 약 600 nm 이하, 약 500 nm 이하)일 수 있다.

일반적으로 각각의 서브층의 두께 t_z는 실질적으로 균일할 수 있다. 예를 들어, 주어진 층의 두께는 층의 상이한 부분들 사이엥서 약 5% 이하 (가령, 약 3% 이하, 약 2% 이하, 약 1 % 이하, 약 0.5% 이하, 약 0.1 % 이하)만큼 변할 수 있다. 일부 실시예에서, 렌즈 층에 있는 각각의 서브층의 두께는 층의 상이한 부분들 사이에서 약 20 nm 이하 (가령, 약 15 nm 이하, 약 12 nm 이하, 약 10 nm 이하, 약 8 nm 이하, 약 5 nm 이하)만큼 변할 수 있다.

일부 실시예에서, 각각의 서브층의 두께는 약 0.25 λ/n (λ는 필터에 의해 반사될 파장이고 n은 서브층의 굴절률임)이다. 물론, 주어진 서브층의 두께는 서브층을 형성하기 위해 사용된 물질의 굴절률에 따라 변할 것이다.

렌즈 층(111)의 광 투과 특성은 다수의 설계 파라미터들에 따라 변할 수 있고, 설계 파라미터들은 렌즈 층에 있는 서브층들의 수, 각각의 서브층의 광 두께, 서로 다른 서브층들의 상대적인 광 두께, 및 각각의 서브층의 굴절률을 포함한다. 일부 실시예에서, 렌즈 층은 소정 대역의 파장들(투과 대역이라고 칭함) 내에서 투과 대역 외부의 파장들보다 z-방향에 대해 원뿔의 입사각들 내에서 충돌하면서 실질적으로 더 많은 광을 투과시키도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 렌즈 층은 투과 대역 외부의 파장들 보다 투과 대역 내부의 파장들에서 약 10 배 이상 (가령, 약 20 배 이상, 약 30 배 이상, 약 40 배 이상, 약 50 배 이상, 약 75 배 이상, 약 100 배 이상) 더 많은 광을 투과시킬 수 있다.

투과 대역 내부의 파장들은 "통과 파장"으로 불리는 반면, 반사된 파장들은 "차단 파장"으로 불린다. 투과 대역의 폭은 비교적 넓을 수 있거나(가령, 약 200 nm 내지 약 300 nm 또는 그 이상), 좁을 수 있다(가령, 약 5 nm 내지 약 40 nm 또는 그 이하). 소정 실시예들에서, 투과 대역의 폭은 약 40 nm 내지 약 200 nm이다. 소정 실시예에서, 렌즈 층은 투과 대역의 외부에 있는 실질적으로 모든 UV(가령, 약 200 nm 내지 약 380 nm), 가시광(가령, 약 380 nm 내지 약 780 nm) 및/또는 IR (가령, 약 780 nm 내지 약 2,000 nm) 파장들(가령, 약 200 nm 내지 약 2,000 nm의 모든 외부 투과 대역)을 차단(가령, 반사)할 수 있다. 일부 실시예에서, 렌즈 층은 정점(116)을 통해 지나가는 렌즈 축을 따라 아티클에 입사하는 적어도 파장 λ_τ의 광의 적어도 약 50% (가령, 약 60% 이상, 약 80% 이상, 약 90% 이상, 약 95% 이상, 약 98% 이상, 약 99% 이상)를 반사하며, λ_τ는 약 200 nm 내지 약 2,000 nm이다. 예를 들어, λ_τ는 약 200 nm, 약 300 nm, 약 400 nm, 약 500 nm, 약 600 nm, 약 700 nm, 약 800 nm, 약 900 nm, 약 1,000 nm, 약 1,100 nm, 약 1,200 nm, 약 1,300 nm, 약 1,400 nm, 약 1,500 nm, 약 1,600 nm, 약 1,700 nm, 약 1,900 nm, 또는 약 2,000 nm일 수 있다. 실시예에서, 렌즈 층은 약 200 nm 내지 약 2,000 nm 범위의 다수의 파장들에 대해서, 예를 들어, 폭 50 nm 이상 (가령, 약 100 nm 이상, 약 200 nm 이상, 약 300 nm 이상, 약 400 nm 이상, 약 500 nm 이상)의 파장들의 대역(Δλ_τ)에 대해서, 적어도 약 50% (가령, 약 60% 이상, 약 80% 이상, 약 90% 이상, 약 95% 이상, 약 98% 이상, 약 99% 이상)를 반사할 수 있다.

렌즈 층의 스펙트럼 특성들이 투과 대역과 차단 파장들 사이에서 전이하는 파장들은 대역 에지(band edge)라고 호칭된다. 대역 애지의 위치는 z-축에 평행하게 전파하는 광에 대한 렌즈 층의 투과가 투과 대역 내에서 최대 투과의 50%인 파장에 해당한다. 일반적으로, 대역 에지의 위치는 렌즈 층 내에서 서브층들의 두께에 기초하여 선택될 수 있다. 일부 실시예에서, 렌즈 층은 UV 광이 가시광으로 전이하는 스펙트럼의 영역에서 대역 에지를 가질 수 있다. 예를 들어, 렌즈 층은 약 350 nm 이상 (가령, 약 360 nm 이상, 약 370 nm 이상, 약 380 nm 이상, 약 390 nm 이상, 약 400 nm 이상, 약 410 nm 이상, 약 420 nm 이상)에서 대역 에지를 가질 수 있다. 소정 실시예에서, 렌즈 층은 가시 광이 IR 광으로 전이하는 스펙트럼의 영역에서 대역 에지를 가질 수 있다. 예를 들어, 렌즈 층은 약 650 nm 이상 (가령, 약 660 nm 이상, 약 670 nm 이상, 약 680 이상, 약 690 nm 이상, 약 700 nm 이상, 약 710 nm 이상, 약 720 nm 이상, 약 730 nm 이상, 약 740 nm 이상, 약 750 nm 이 상, 약 760 nm 이상, 약 770 nm 이상, 약 780 nm 이상, 약 790 nm 이상, 약 800 nm 이상)에서 대역 에지를 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 렌즈 층(111)은 통과 파장들의 일부 또는 모두에서 높은 투과를 가질 수 있다. 예를 들어, 통과 파장들에서의 투과는 약 80% 이상 (가령, 약 90% 이상, 약 95% 이상, 약 98% 이상, 약 99% 이상)일 수 있다.

일반적으로, 통과 파장에서의 투과는 렌즈 층을 형성하기 위해 사용된 물질의 흡수도 및 균질성(homogeneity), 및 서브층 두께의 균일성 및 정밀함에 의존한다. 예를 들어, 통과 파장들에서 상대적으로 큰 흡수도를 갖는 물질들은 렌즈 층들에 충돌하는 광을 흡수함으로써 투과를 감소시킬 수 있다. 렌즈 층에서의 비균질성(가령, 불순물 및/또는 결정질 영역)은 충돌하는 광을 분산시킴으로써 투과를 감소시킬 수 있다. 서브층 두께 불일치는 퉁과 파장에서 충돌하는 광의 간섭성 반사에 이를 수 있고 광의 투과를 감소시킨다. 투과는 렌즈 층과 대기 사이의 계면에서 반사 손실을 감소시킴으로써 추가로 개선된다.

차단 파장들의 모두 또는 일부에서의 투과는 가령 약 5% 이하 (가령, 약 4% 이하, 약 3% 이하, 약 2% 이하, 약 1 % 이하)와 같이 비교적 작을 수 있다. 이들 파장에서 렌즈 층의 반사 및/또는 흡수를 증가시키는 것은 차단 파장들에서 투과를 감소시킬 수 있다. 렌즈 층에 있는 서브층들의 수를 증가시키는 것 및/또는 낮은 굴절률 및 높은 굴절률 층들 사이의 굴절률의 차를 증가시키는 것은 차단 파장들의 반사를 증가시킬 수 있다.

일반적으로, 기판(101)은 렌즈 어레이(100)에 기계적 지지를 제공한다. 소 정 실시예에서, 기판(101)은 파장 λ에서 광에 투명하며, 파장 λ에서 그 상부에 수직으로 입사하는 실질적으로 모든 광 (가령, 약 90% 이상, 약 95% 이상, 약 97% 이상, 약 99% 이상, 약 99.5% 이상)을 투과시킨다.

일반적으로, 기판(101)은 다른 층들을 지지할 수 있는 렌즈 어레이(100)에 사용된 제조 프로세스들과 호환가능한 임의의 물질로부터 형성될 수 있다. 소정 실시예에서, 기판(101)은 글라스, 가령 BK7 (Abrisa 코포레이션으로부터 입수가능), 붕규산염 글라스 (가령, Corning으로부터 입수가능한 파이렉스(pyrex)), 알루미노 실리케이트 글라스 (가령, Corning으로부터 입수가능한 CI 737), 또는 석영/융합된(fused) 실리카로부터 형성된다. 일부 실시예에서, 기판(101)은 결정질 물질 또는 결정질(또는 반결정질) 반도체(가령, Si, InP, 또는 GaAs)로부터 형성될 수 있다. 기판(101)은 또한 무기 물질, 가령 중합체(가령, 플라스틱)로부터 형성될 수도 있다. 중합체들의 예는 폴리카보네이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 및 폴리에틸렌테레프탈레이트를 포함한다.

일부 실시예에서, 기판(101)은 돌출부들(112a-112h)과 동일한 물질로부터 형성된다. 예를 들어, 돌출부들(112a-112h)은 한 조각의 기판 물질의 표면으로 에칭되거나 엠보싱될 수 있고, 이에 의해 모놀리식 기판/돌출부 구조를 제공한다.

소정 실시예에서, 기판(101)은 렌즈 층(111)과 동일한 물질로부터 형성된다. 예를 들어, 기판(101) 및 렌즈 층(111) 모두는 동일한 무기 글라스로부터 형성될 수 있다.

일부 실시예에서, 기판(101), 돌출부들(112a-112h), 및 렌즈 층(111)은 모두 동일 물질로부터 형성될 수 있다.

일부 실시예에서, 렌즈 어레이는 렌즈 어레이 및 돌출부들에 대한 기계적 지지체를 제공할 뿐만 아니라 디바이스에 추가적인 기능성을 제공하는 기판들상에 형성된다. 예를 들어, 후술되는 것처럼, 일부 실시예에서, 렌즈 어레이는 대응하는 검출기들 및/또는 방출기들의 어레이를 포함하는 기판상에 형성될 수 있다.

일반적으로, 렌즈 어레이는 렌즈 어레이(100)에 대해 도시된 것에 부가적인 요소들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 렌즈 어레이는 렌즈 어레이(100)에 대해 도시된 것에 부가적인 층들을 포함할 수 있다. 도 3A를 참조하면, 예를 들어, 렌즈 어레이(300)는 기판(301) 및 렌즈 층(311)에 부가하여 에치 스탑층(330) 및 반사방지막(350)을 포함한다.

에치 스탑층(330)은 돌출부들(312a-312h)를 형성하는 물질(들)을 에칭하기 위해 사용되는 에칭 프로세스들에 대해 내성이 있는 물질로 형성된다(아래 논의 참조). 에칭 스탑층(330)을 형성하는 물질(들)은 기판(301)과 호환가능하고 렌즈 층(311)을 형성하는 물질들과 호환가능해야 한다. 렌즈 층(311)을 형성할 수 있는 물질들의 예는 HfO₂, SiO₂, Ta₂O₅, TiO₂, SiN₂, 또는 금속들(가령, Cr, Ti, Ni)을 포함한다.

에칭 스탑층(330)의 두께는 원하는 대로 변경될 수 있다. 일반적으로, 에칭 스탑층(330)은 기판(301)의 현저한 에칭을 방지하기 위하여 충분히 두껍지만, 렌즈 어레이(100)의 광 성능에 악영향을 미칠만큼 두꺼워서는 안된다. 일부 실시예에 서, 에칭 스탑층(330)은 약 500 nn 이하 (가령, 약 250 nm 이하, 약 100 nm 이하, 약 75 nm 이하, 약 50 nm 이하, 약 40 nm 이하, 약 30 nm 이하, 약 20 nm 이하)이다.

반사방지막(350)은 표면(302)을 통해 렌즈 어레이(300)를 나가는 파장 λ의 광의 반사를 감소시킬 수 있다. 반사방지막(350)은 일반적으로 서로 다른 굴절률을 갖는 하나 이상의 층들을 포함한다. 예로써, 반사방지막(350)은 네 개의 교호하는 높고 낮은 굴절률 층들로부터 형성될 수 있다. 높은 굴절률 층들은 TiO₂또는 Ta₂O₅로부터 형성될 수 있고, 낮은 굴절률 층들은 SiO₂ 또는 MgF₂로부터 형성될 수 있다. 반사방지막은 광대역 반사방지막 또는 협대역 반사방지막일 수 있다.

일부 실시예에서, 렌즈 어레이(300)는 파장 λ에서 렌즈들(310a-310h)에 직각으로 입사하는 광의 약 5% 이하(가령, 약 3% 이하, 약 2% 이하, 약 1% 이하, 약 0.5% 이하, 약 0.2% 이하)의 반사율을 갖는다. 또한, 렌즈 어레이(300)는 파장 λ인 광의 높은 투과율을 가질 수 있다. 예를 들어, 광 억제제(retarder)는 파장 λ에서 그 상부에 충돌하는 z-축에 평행하게 전파하는 광의 약 95% 이상(가령, 약 98% 이상, 약 99% 이상, 약 99.5% 이상)을 투과시킬 수 있다.

일부 실시예에서, 반사방지막과 같은 코팅들은 표면으로부터의 반사를 감소시키기 위하여 렌즈 어레이 표면상에 증착될 수 있다. 또한, 렌즈 어레이(300)가 렌즈 어레이와 대향하는 기판 표면상에 코팅된 반사방지막(350)을 포함하지만, 일반적으로, 렌즈 어레이는 반사방지막에 부가하여 또는 대신에 다른 유형의 막들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 렌즈 어레이들은 렌즈 어레이에 대향하는 기판 표면상에 배치된 광 필터(가령, 흡수 또는 반사 광 필터)를 포함할 수 있다. 소정 실시예에서, 렌즈 어레이들은 렌즈 어레이에 대향하는 기판 표면에 배치된 편광기(가령, 흡수 또는 반사 편광기)를 포함할 수 있다.

도 3B를 참조하면, 렌즈 어레이(300)내의 렌즈들은 x-방향 및 y-방향을 따라 주기적으로 정렬된다. x-축 및 y-축을 따른 렌즈 이격의 공간 주기들은, 전술한 렌즈 어레이(100)에 대한 P_110x 및 P_110y와 대응하여, 각각 P_310x 및 P_310y로 표시된다. 다시 말해서, 렌즈들(310)은 직사각형 그리드상에 정렬될 수 있다.

도 3B에 도시된 것처럼, P_310x는 P_310y와 동일하고 렌즈들은 정사각 그리드상에 배열된다. 그러나, 보다 일반적으로, 실시예들에서 P_310x가 P_310y와 상이할 수 있다. 다시 말해서, 렌즈들(310)은 직사각형 그리드상에 배열될 수 있다.

다른 배치들이 또한 가능하다. 예를 들어, 도 3C를 참조하면, 일부 실시예에서, 렌즈 어레이(360)는 육각형 패턴으로 정렬된 렌즈들(361)을 포함할 수 있다.

일부 실시예에서, 렌즈 어레이의 서로 다른 부분들이 서로 다른 패턴들로 정렬될 수 있다. 예를 들어, 렌즈 어레이의 부분들은 정사각형 또는 직사각형 패턴으로 정렬되는 반면, 다른 부분들은 유각형 패턴으로 정렬될 수 있다.

일반적으로, 렌즈 어레이 내의 렌즈들은 하부에 놓인 돌출부들의 패턴(가령, 돌출부들 또는 능선)을 채용하므로, 돌출부들의 대응하는 배열을 먼저 형성함으로써 원하는 렌즈들의 패턴이 형성될 수 있다. 일반적으로, 하나 또는 두 방향을 따 라서, 렌즈들은 주기적, 유사-주기적(가령, 부적당한(incommensurate) 공간 주파수들을 갖는 둘 이상의 주기적 배열의 조합으로써 수학적으로 표현될 수 있는 배열), 또는 랜덤의 패턴으로 배열될 수 있다. 예를 들어, 어레이들은 렌즈 크기 및/또는 렌즈 이격과 유사한 파장들을 갖는 광의 회절을 줄이기 위하여 준-주기적 또는 랜덤 패턴으로 배열될 수 있다.

또한, 도 3B 및 3C에 도시된 어레이들은 원형 렌즈들을 갖지만, 일반적으로 다른 렌즈 형태(가령 정사각형 형태 또는 직사각형 형태들이 또한 가능하다. 예를 들어, 렌즈는 특정 방향(가령, x-방향 또는 y-방향을 따라) 신장될 수 있다.

또한, 3B 및 3C에 도시된 렌즈 어레이들은 2차원 어레이들이지만, 소정 실시예들은 1차원 렌즈 어레이들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 3D를 참조하면, 렌즈 어레이(370)는 렌즈들(371)의 1차원 어레이를 포함한다. 렌즈들은 x-축을 따라 주기적으로 배열되지만, 렌즈 어레이(370)의 길이와 교차하여 y-방향을 따라 연장한다.

렌즈들의 어레이들은 또한 상이한 크기 및 형상의 렌즈들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 렌즈 어레이는 원형 또는 비원형(가령, 타원형) 렌즈들을 포함할 수 있다. 대안으로, 또는 부가적으로, 렌즈 어레이들은 상이한 곡률 반경을 갖는 렌즈들을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 렌즈 어레이들은 상이한 측면 치수를 갖는 렌즈들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 렌즈 어레이는 상이한 I_x 및/또는 상이한 I_y를 갖는 렌즈들을 포함할 수 있다. 렌즈 어레이에 있는 렌즈들은 상이한 초점 평 면 및/또는 상이한 허리부 크기를 가질 수 있다.

일반적으로, 렌즈 어레이들은 원하는 대로 준비될 수 있다. 도 4A-4I는 준비 프로세스의 예의 상이한 단계들을 도시한다. 최초에, 기판(440)이 도 4A에 도시된 것처럼 제공된다. 기판(440)의 표면(441)은 연마 및/또는 세정(가령, 기판을 하나 이상의 용매, 산에 노출시키는 것 및/또는 기판을 베이킹하는것(baking)에 의해)될 수 있다.

도 4B를 참조하면, 에칭 스탑층(430)은 기판(440)의 표면(441)상에 증착된다. 에칭 스탑층(430)을 형성하는 물질은 스퍼터링(가령, 무선주파수 스퍼터링), 증발(가령, 전자 빔 증발, 이온 보조 증착(IAD) 전자 빔 증발), 또는 플라즈마 강화 CVD (PECVD)와 같은 화학 기상 증착(CVD), 원자층 증착(ALD)을 포함하는 다양한 기법들 중 하나를 이용하거나, 산화에 의해 형성될 수 있다. 예로써 HfO2의 층이 IAD 전자 빔 증발에 의해 기판(440)상에 증착될 수 있다.

도 4C를 참조하면, 중간층(410)이 그 후 에칭 스탑층(430)의 표면(431)상에 증착된다. 돌출부들은 중간층(410)으로부터 에칭되어, 중간층(410)이 돌출부들을 위해 사용된 물질로부터 형성된다. 중간층(410)을 형성하는 물질은 스퍼터링(가령, 무선주파수 스퍼터링), 증발(가령, 전자 빔 증발), 또는 화학 기상 증착(CVD)(가령, 플라즈마 강화 CVD)을 포함하는 다양한 기법들 중 하나를 이용하여 증착될 수 있다. 예로써, SiO₂의 층이 스퍼터링(가령, 무선주파수 스퍼터링), CVD(가령, 플라즈마 강화 CVD), 또는 전자 빔 증발(가령, IAD 전자 빔 증발)에 의해 에칭 스탑층(430) 상부에 증착될 수 있다. 중간층(410)의 두께는 돌출부들의 원하는 두께에 기초하여 선택된다.

소정 실시예에서, 중간층(410)은 리소그래피 기법들을 이용하여 돌출부를 제공하도록 처리된다. 예를 들어, 돌출부들은 전자 빔 리소그래피 또는 포토리소그래피를 이용하여 (가령, 포토마스크를 이용하거나 홀로그래픽 기법들을 이용하여) 중간층(410)으로부터 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 돌출부들은 나노-임프린트 리소그래피를 이용하여 형성된다. 도 4D를 참조하면, 나노-임프린트 리소그래피는 중간층(410)의 표면상에 레지스트의 층(420)을 형성하는 것을 포함한다. 레지스트는 예를 들면, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 또는 폴리스티렌(PS)일 수 있다. 도 4E를 참조하면, 패턴은 몰드를 이용하여 레지스트 층(420)에 새겨진다(impress). 패터닝된 레지스트 층(420)은 얇은 부분들(421) 및 두꺼운 부분들(422)을 포함한다. 패터닝된 레지스트 층(420)은 그 후 도 4F에 도시된 것처럼 중간층(410)의 표면(411)의 일부분(424)을 노출시키도록 얇은 부분들(421)을 제거하면서, 에칭(가령, 산화 반응 이온 에칭(RIE)에 의해)된다. 두꺼운 부분들(422)도 또한 에칭되지만, 완전히 제거되는 것은 아니다. 따라서, 레지스트의 부분들(423)은 에칭 후에 표면(411)에 남겨진다.

도 4G를 참조하면, 중간층(410)의 노출된 부분들은 순차적으로 에칭되어, 중간층(410)에 갭(412)을 형성한다. 중간층(410)의 에칭되지 않은 부분들은 돌출부들(413)을 형성한다. 중간층(410)은 예를 들어 반응성 이온 에칭, 이온 빔 에칭, 스퍼터링 에칭, 화학 보조 이온 빔 에칭(CAIBE), 또는 습식 에칭을 이용하여 에칭 될 수 있다. 중간층(410)의 노출된 부분들은 에칭 스탑층(430)에 이르기까지 에칭되고, 에칭 스탑층은 에칭 방법에 내성이 있는 물질로부터 형성된다. 따라서, 에칭에 의해 형성된 갭(412)의 깊이는 돌출부들(413)의 두께와 동일하다. 갭(412)을 에칭한 후, 잔여 레지스트(423)는 도 4H에 도시된 것처럼 돌출부들(413)로부터 제거된다. 레지스트는 아티클을 O₂ 플라즈마 애싱, O₂ RIE, 또는 오존 클리닝에 의해 용매(아세톤 또는 알코올과 같은 유기 용매)에 린싱(rinsing)함으로써 제거될 수 있다.

도 4I를 참조하면, 잔여 레지스트를 제거한 후에, 물질이 렌즈 층(401)을 형성하도록 아티클 상부에 증착된다. 증착된 물질이 렌즈 층의 표면에 있는 대응하는 렌즈들을 제공하도록 돌출부들에 충분히 균일하다고 가정하면, 물질은 스퍼터렁, 전자 빔 증발, CVD(가령, 고밀도 CVD 또는 플라즈마강화 CVD) 또는 원자층 증착(ALD)을 포함하는 다양한 방법들로 돌출부상에 증착될 수 있다.

마지막으로, 반사방지막(450)은 기판(440)의 표면(425)상에 각각 증착된다. 반사방지막을 형성하는 물질들은 예를 들어 스퍼터링, 전자 빔 증발, 또는 ALD에 의해 아티클상에 증착될 수 있다.

돌출부들을 형성하는 소정 단계들이 도 4A-4I와 관련하여 기재되었지만, 다른 단계들이 또한 가능하다. 일부 실시예에서, 예를 들어, 돌출부들이 레지스트에 의해 마스크되는 층이 아닌 레지스트 물질의 층에 직접 형성된다. 소정 실시예에서, 돌출부들은 기판 표면(가령, 플라스틱 기판)상에 직접 엠보싱된다.

전술한 것처럼, 일부 실시예에서, 렌즈 층(401) 및 반사방지막(450)을 형성하는 물질들은 원자층 증착(ALD)를 이용하여 준비된다. 도 5를 참조하면, ALD 시스템(500)이 사용되어 동종 물질 또는 혼합 물질(가령 나노라미네이트 다중층 막)을 갖는 중간 아티클(501)(기판(440) 및 돌출부(413)로 구성됨) 상에 물질을 증착한다. 이론에 얽메이지 않고, ALD를 이용하는 증착은 단층 대 단층으로(monolayer by monolayer) 발생하며, 막들의 조성물 및 두께에 대한 실질적인 제어를 제공한다. 또한, ALD를 이용한 증착은 시스템(500)과의 표면 배향에 무관하게, 아티클(501)의 노출된 표면들 상에 물질의 실질적으로 일정한 증착 레이트를 제공한다.

단층의 증착 동안, 전구체의 증기들이 챔버로 도입되고 노출된 표면들의 일부분(112), 에칭 스탑층 표면(131) 또는 이들 표면들에 인접한 이전에 증착된 단층들로 흡수된다. 이후에, 반응물이 흡수된 전구체와 화학적으로 반응하는 챔버로 도입되어, 원하는 물질의 단층을 형성한다. 표면에서의 화학 반응의 자기 제한 본능(self-limiting nature)은 막 두께의 정밀한 제어 및 증착된 층의 대면적 균일성을 제공할수 있다. 또한, 각각의 노출된 표면으로의 전구체의 방향서 없는 흡수는 챔버(510)에 관한 표면의 배향과 무관하게, 노출된 표면들 상에 물질의 균일한 증착을 제공한다. 따라서, 나노라미네이트 막의 층들은 실질적으로 중간층(310)의 돌출부들의 형상에 따른다.

ALD 시스템(500)은 매니폴드(530)를 통해 소스들(550, 560, 570, 580, 및 590)에 연결되는 반응 챔버(510)를 포함한다. 소스들(550, 560, 570, 580, 및 590)은 각각 공급 라인들(551, 561, 571, 581, 및 591)을 통해 매니폴드(530)에 연 결된다. 밸브들(552, 562, 572, 582, 및 592)은 각각 소스들(550, 560, 570, 580, 및 590)로부터 가스들의 흐름을 조정한다. 소스들(550 및 580)은 각각 제1 및 제2 전구체를 포함하는 한편, 소스들(560 및 590)은 각각 제1 및 제2 반응물을 포함한다. 소소(570)는 캐리어 가스를 포함하며, 캐리어 가스는 증착 프로세스 동안 챔버(510)를 통해 일정하게 흘려지며 전구체들 및 반응물들을 아티클(501)로 이송하는 한편, 반응 부산물들을 기판으로부터 밖으로 이송한다. 전구체들 및 반응물들은 매니폴드(530)에서 캐리어 가스와 혼합함으로써 챔버(510) 내부로 도입된다. 가스들은 배출 포트(545)를 통해 챔버(510)로부터 배출된다. 펌프(540)는 배출 포트(545)를 통해 챔버(510)로부터 가스들을 배출한다. 펌프(540)는 튜브(546)를 통해 배출 포트(545)에 연결되어 있다.

ALD 시스템(500)은 챔버(510)의 온도를 제어하는 온도 제어기(595)를 포함한다. 증착 동안에, 온도 제어기(595)는 상온 이상으로 아티클(501)의 온도를 상승시킨다. 일반적으로 온도는 전구체들과 반응물 사이의 빠른 반응을 용이하게 하기 위하여 충분히 높아야 하지만, 기판을 손상시키지 않아야 한다. 일부 실시예에서, 아티클(501)의 온도는 약 500℃(가령, 약 400℃ 이하, 약 300℃ 이하, 약 200℃ 이하, 약 150℃ 이하, 약 125℃ 이하, 약 100℃ 이하) 일 수 있다.

일반적으로, 온도는 아티클(501)의 서로 다른 부분들 사이에서 현저하게 변하지 않아야 한다. 큰 온도 변화는 기판의 서로 다른 부분들에서 전구체들과 반응물들 사이의 반응 속도의 변화를 일으킬 수 있고, 이는 증착된 층들의 두께 및/또는 지형구조의 변화를 일으킬 수 있다. 일부 실시예에서, 증착 표면들의 서로 다 른 부분들 사이의 온도는 약 40℃ 이하(가령, 약 30℃ 이하, 약 20℃ 이하, 약 10℃ 이하, 약 5℃ 이하)만큼 변할 수 있다.

증착 프로세스 매개변수들은 전자 제어기(599)에 의해 제어되고 동기화된다. 전자 제어기(599)는 온도 제어기(595); 펌프(540); 및 밸브들(552, 562, 572, 582, 및 592)과 소통한다. 전자 제어기(599)는 또한 사용자 인터페이스를 포함하며, 이로부터 운용자가 프로세스 파라미터들을 설정하고, 증착 프로세스를 모니터링하고, 그 밖에 시스템(500)과 상호작용할 수 있다.

도 5을 또한 참조하면, ALD 프로세스는 시스템(500)이 제1 전구체를 소스(570)로부터의 캐리어 가스와 혼합함으로써 소스(550)로부터 챔버(510)로 도입할 때 시작된다(620). 제1 전구체의 단층이 아티클(501)의 노출된 표면으로 흡수되고 잔여 전구체는 챔버를 통한 캐리어 가스의 연속적인 흐름에 의해 챔버(510)로부터 정화된다(630). 다음, 시스템은 제1 반응물을 소스(560)로부터 매니폴드(530)를 통해 챔버(510)로 도입한다(640). 제1 반응물은 제1 전구체의 단층과 반응하고, 제1 물질의 단층을 형성한다. 제1 전구체에 대하여, 캐리어 가스의 흐름은 잔여 반응물을 챔버로부터 정화한다(650). 단계 620 내지 660은 제1 물질의 층이 원하는 두께에 도달할 때까지 반복된다(660).

렌즈 층이 물질의 단일한 물질층으로부터 형성되는 실시예들에서, 프로세스는 제1 물질의 층이 일단 원하는 두께에 도달하면 중지된다(670). 그러나, 나노라미네이트 막에 대하여, 시스템은 제2 전구체를 매니폴드(530)를 통하여 챔버(510)로 도입한다. 제2 전구체의 단층은 제1 물질의 증착된 층의 노출된 표면들상에 흡 수되고 캐리어 가스는 잔여 전구체에 대해 챔버를 정화한다(690). 시스템은 그 후 소스(580)로부터 챔버(510)로 매니폴드(530)를 통해 제2 반응물을 도입한다. 제2 반응물은 제2 전구체의 단층과 반응하여, 제2 물질의 단층을 형성한다(700). 챔버를 통한 캐리어 가스의 흐름은 잔여 반응물을 정화한다(710). 단계 680 내지 710은 제2 물질의 층이 원하는 두께에 도달할 때까지 반복된다(720).

제1 및 제2 물질들의 부가적인 층들이 단계 720 내지 730을 반복함으로써 증착된다. 일단 원하는 수의 층들이 형성되면(가령, 렌즈들이 원하는 형상을 가지면), 프로세스는 종료되고(740), 코팅된 아티클은 챔버(510)로부터 제거된다.

전술한 프로세스 및 장치가 동종 물질 또는 두 상이한 물질들을 포함하는 나노라미네이트 물질의 층을 형성하는 문맥에서 논의되었지만, 보다 일반적으로, 프로세스는 둘 이상의 물질들을 포함하는 나노라미네이트들을 증착하기 위해 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 프로세스는 등급화된 굴절률을 가진 층을 증착하기 위해 사용될 수 있다.

전구체가 전술한 프로세스에서 각각의 사이클 동안 반응물 이전에 챔버로 도입되었지만, 다른 예들에서, 반응물이 전구체 이전에 도입될 수 있다. 전구체와 반응물이 도입되는 순서는 노출된 표면들과 이들의 상호작용에 기초하여 선택될 수 있다. 예를 들어, 전구체와 표면 사이의 결합 에너지가 반응제와 표면 사이의 결합 에너지보다 큰 경우에, 전구체는 반응제 이전에 도입될 수 있다. 대안으로, 만약 반응제의 결합 에너지가 더 크다면, 반응제는 전구체 이전에 도입될 수 있다.

각각의 단층의 두께는 일반적으로 다수의 인자들에 의존한다. 예를 들어, 각각의 단층의 두께는 증착되고 있는 물질의 종류에 의존할 수 있다. 보다 큰 분자들로 이루어진 물질들은 더 작은 분자들로 이루어진 물질들과 비교하여 더 두꺼운 단층들을 생성할 수 있다.

아티클의 온도는 또한 단층 두께에 영향을 줄 수 있다. 예를 들어, 일부 전구체에 대하여, 더 높은 온도는 증착 동안 표면상에 전구체의 흡수를 감소시킬 수 있고, 이는 기판 온도가 더 낮았더라면 형성되었을 단층보다 더 두꺼운 단층을 생성한다.

전구체 및 반응물 양(dosing)뿐만 아니라, 전구체의 유형 및 반응물의 유형 또한 단층 두께에 영향을 줄 수 있다. 일부 실시예에서, 물질의 단층들은 특정 전구체를 이용하나 상이한 반응물들을 이용하여 증착될 수 있고, 각각의 조합에 대한 상이한 단층 두께를 생성할 수 있다. 유사하게, 상이한 전구체들로부터 형성된 물질의 단층들은 상이한 전구체들에 대하여 상이한 단층 두께를 생성할 수 있다.

단층 두께에 영향을 줄 수 있는 다른 인자들의 예는 정화 지속시간, 전구체의 코팅된 표면에서의 거주 시간, 반응기내의 압력, 반응기의 물리적 기하구조, 및 증착된 물질에 대한 부산물로부터의 가능한 영향들을 포함한다. 부산물이 막 두께에 영향을 미치는 경우의 예는 부산물이 증착된 물질을 에칭하는 경우이다. 예를 들어, HCl은 TiCl₄ 전구체와 반응물로써의 물을 이용하여 TiO₂를 증착할 때의 부산물이다. HCl은 증착된 TiO₂를 이것이 고갈되기 전에 에칭할 수 있다. 에칭은 증착된 단층의 두께를 감소시킬 것이며, 기판의 소정 부분들이 다른 부분들보다 더 길 게 HCl에 노출된다면 기판을 가로질러 변하는 단층 두께를 생성할 수 있다(가령, 배출구에 더 가까운 기판의 부분들은 배출구에서 더 먼 기판의 부분들보다 더 길게 부산물들에 노출될 수 있다).

일반적으로, 단층 두께는 0.1 nm 내지 약 5 nm이다. 예를 들어, 하나 이상의 증착된 단층들의 두께는 약 0.2 nm 이상(가령, 약 0.3 nm 이상, 약 0.5 nm 이상)일 수 있다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 증착된 단층들의 두께는 약 3 nm 이하(가령, 약 2 nm 이하, 약 1 nm 이하, 약 0.8 nm 이하, 약 0.5 nm 이하)일 수 있다.

평균의 증착된 단층 두께는 물질의 층을 제공하기 위하여 기판상에 미리설정된 수의 단층들을 증착함으로써 결정될 수 있다. 이후, 증착된 층의 두께가 측정된다(가령, 엘립소메트리(ellipsometry), 전자현미경검사, 또는 일부 다른 방법에 의해). 평균의 증착된 단층 두께는 그 후 측정된 층 두께를 증착 사이클의 수로 나눔으로써 결정될 수 있다. 평균의 증착된 단층 두께는 이론적인 단층 두께와 동일할 수 있다. 이론적인 단층 두께는 단층을 구성하는 분자의 특징적인 치수를 말하며, 이는 물질의 벌크 밀도 및 분자 질량으로부터 계산될 수 있다. 예를 들어, SiO₂에 대한 단층 두께의 추정치(estimate)는 ~ 0.37 nm이다. 두께는 세제곱센티미터 당 2.0 gram의 밀도를 갖는 비정질 SiO₂의 화학식 단위(formula unit)의 세제곱근으로 추정된다.

일부 실시예에서, 평균의 증착된 단층 두께는 이론적 단층 두께의 일부에 해 당할 수 있다(가령, 이론적 단층 두께의 약 0.2, 이론적 단층 두께의 약 0.3, 이론적 단층 두께의 약 0.4, 이론적 단층 두께의 약 0.5, 이론적 단층 두께의 약 0.6, 이론적 단층 두께의 약 0.7, 이론적 단층 두께의 약 0.8, 이론적 단층 두께의 약 0.9). 대안으로, 평균의 증착된 단층 두께는 이론적 단층 두께의 약 30배까지 1 이상의 이론적 단층 두께에 해당할 수 있다(가령, 이론적 단층 두께의 약 2배 이상, 이론적 단층 두께의 약 3배 이상, 이론적 단층 두께의 약 5배 이상, 이론적 단층 두께의 약 8배 이상, 이론적 단층 두께의 약 10배 이상, 이론적 단층 두께의 약 20배 이상).

증착 프로세스 동안, 챔버(510)내의 압력은 실질적으로 일정한 압력으로 유지될 수 있거나, 변할 수 있다. 챔버를 통한 캐리어 가스의 유속을 제어하는 것은 일반적으로 압력을 제어한다. 일반적으로, 압력은, 전구체가 화학적으로 흡수된 종들과 함께 표면을 포화시킬 수 있고, 반응물이 전구체에 의해 남겨진 표면 종들과 완전히 반응하여 전구체의 다음 사이클 동안 반응 영역(reactive sites) 뒤에 남겨둘 수 있도록 충분히 커야 한다. 만약 챔버 압력이 너무 낮으면 - 이는 전구체 및/또는 반응물의 양이 너무 작고/작거나 펌프 속도가 너무 높으면 발생할 수 있다 -, 표면들은 전구체들에 의해 포화되지 않을 수 있고 반응들은 자기 제한되지 않을 수 있다. 이는 증착된 층들내의 불균일한 두께를 발생시킬 수 있다. 또한, 챔버 압력은 전구체 및 반응물의 반응에 의해 생성된 반응 생성물들의 제거를 방해할 정도로 너무 높아서는 안된다. 잔여 부산물들은 전구체의 다음 양이 챔버로 도입될 때 표면의 포화와 간섭할 수 있다. 일부 실시예에서, 챔버 압력은 약 0.01 Torr 내지 약 100 Torr (가령, 약 0.1 Torr 내지 약 20 Torr, 약 0.5 Torr 내지 10 Torr, 예를 들어 약 1 Torr)로 유지된다.

일반적으로 각각의 사이클 동안 도입된 전구체 및/또는 반응물의 양은 챔버의 크기, 노출된 기판 표면들의 면적, 및/또는 챔버 압력에 따라 선택될 수 있다. 각각의 사이클 동안 도입된 전구체 및/또는 반응물의 양은 경험적으로 결정될 수 있다.

각각의 사이클 동안 도입된 전구체 및/또는 반응물의 양은 밸브들(552, 562, 572, 582, 및 592)의 개폐의 타이밍에 의해 제어될 수 있다. 도입된 전구체 및/또는 반응물의 양은 각각의 밸브가 각각의 사이클 동안 개방되는 시간량에 대응한다. 밸브들은 기판 표면의 적합한 단층 커버리지를 제공할 만큼 충분한 전구체를 도입하기 위해 충분히 길게 개방되어야 한다. 유사하게, 각각의 사이클 동안 도입된 반응물의 양은 노출된 표면에 증착된 실질적으로 모든 전구체와 반응할 만큼 충분해야 한다. 필요한 것보다 많은 전구체 및/또는 반응물을 도입하는 것은 사이클 시간을 연장하고/하거나 전구체 및/또는 반응물을 낭비할 수 있다. 일부 실시예에서, 전구체 양은 각 사이클에서 약 0.1 초 내지 약 5 초 동안(가령, 약 0.2 초 이상, 약 0.3 초 이상, 약 0.4 초 이상, 약 0.5 초 이상, 약 0.6 초 이상, 약 0.8 초 이상, 약 1 초 이상) 적절한 밸브를 여는 것에 대응한다. 유사하게, 반응물 양은 각 사이클에서 약 0.1 초 내지 약 5 초 동안(가령, 약 0.2 초 이상, 약 0.3 초 이상, 약 0.4 초 이상, 약 0.5 초 이상, 약 0.6 초 이상, 약 0.8 초 이상, 약 1 초 이상) 적절한 밸브를 여는 것에 대응한다.

전구체와 반응물 양(dose) 사이의 시간은 정화에 해당한다. 각각의 정화의 지속시간은 챔버로부터 잔여 전구체 또는 반응물을 제거할 만큼 충분히 길어야 하지만, 이보다 길다면, 이익 없이 사이클 시간을 증가시킬 수 있다. 각 사이클에서의 서로 다른 정화의 지속시간은 동일하거나 변할 수 있다. 일부 실시예에서, 정화의 지속시간은 약 0.1 초 이상 (가령, 약 0.2 초 이상, 약 0.3 초 이상, 약 0.4 초 이상, 약 0.5 초 이상, 약 0.6 초 이상, 약 0.8 초 이상, 약 1 초 이상, 약 1.5 초 이상, 약 2 초 이상)이다. 일반적으로, 정화의 지속시간은 약 10 초 이하 (가령, 약 8 초 이하, 약 5 초 이하, 약 4 초 이하, 약 3 초 이하)이다.

연속하는 양의 전구체를 도입하는 것 사이의 시간은 사이클 시간에 해당한다. 사이클 시간은 서로 다른 물질들의 단층을 증착하는 사이클에 대해서 동일하거나 상이할 수 있다. 또한, 사이클 시간은 동일 물질의 단층을 증착하지만, 상이한 전구체들 및/또는 상이한 반응물들을 이용하는 사이클에 대해서 동일하거나 상이할 수 있다. 일부 실시예에서, 사이클 시간은 약 20 초 이하 (가령, 약 15 초 이하, 약 12 초 이하, 약 10 초 이하, 약 8 초 이하, 약 7 초 이하, 약 6 초 이하, 약 5 초 이하, 약 4 초 이하, 약 3 초 이하)일 수 있다. 사이클 시간을 줄이면 증착 프로세스의 시간을 감소시킬 수 있다.

전구체들은 일반적으로 ALD 프로세스와 호환가능하고 반응물과의 반응시에 원하는 증착 물질을 제공하도록 선택된다. 또한, 전구체들 및 물질들은 이들이 증착된 물질(가령, 기판 물질 또는 이전에 증착된 층을 형성하는 물질)과 호환가능해 야 한다. 전구체들의 예는 염화물(가령, 금속 염화물), 예를 들어 TiCl₄, SiCl₄, SiH₂Cl₂, TaCl₃, HfCl_4, InCl₃ 및 AlCl₃를 포함한다. 일부 실시예에서, 유기 화합물들이 전구체로 사용될 수 있다(가령, Ti-에타옥사이드(ethaOxide), Ta-에타옥사이드, Nb-에타옥사이드). 유기 화합물 전구체의 또 다른 예는 (CH₃)₃Al이다.

반응물들은 또한 일반적으로 ALD 프로세스와 호환가능하도록 선택되며 전구체 및 물질의 케미스트리에 기초하여 선택된다. 예를 들어, 물질이 산화물인 경우, 반응물은 산화제일 수 있다. 적절한 산화제의 예는 물, 수소 과산화물, 산소, 오존, (CH₃)₃Al, 및 여러 알콜들(가령, 에틸 알콜 CH₃OH)을 포함한다. 예를 들어, 물은 TiCl₄과 같은 전구체를 산화하여 TiO₂를 얻고, AlCl₃과 같은 전구체를 산화하여 Al₂O₃를 얻고, Ta-에타옥사이드와 같은 전구체를 산화하여 Ta₂O₅를 얻고, Nb-에타옥사이드와 같은 전구체를 산화하여 Nb₂O₅를 얻고, HfCl₄와 같은 전구체를 산화하여 HfO₂를 얻고, ZrCI₄와 같은 전구체를 산화하여 ZrO₂를 얻고, InCl₃과 같은 전구체를 산화하여 In₂O₃를 얻기 위한 적절한 반응물이다. 각각의 경우에, HCl은 부산물로 생성된다. 일부 실시예에서, (CH₃)₃Al은 실라놀(silanol)을 산화하여 SiO₂를 제공하기 위하여 사용될 수 있다.

렌즈 어레이들은 다양한 어플리케이션에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 7A를 참조하면, 렌즈 어레이(810)가 검출기 어레이(800)의 일부를 형성한다. 렌즈 어레이(810)는 렌즈들(811)을 포함하며, 각각의 렌즈는 검출기 요소(821)에 대응한다. 검출기 요소들(821) 각각은 대응하는 렌즈의 초점 평면에 또는 그 근처에 위치된 감광 요소(light sensitive elements, 822)를 포함한다. 각각의 렌즈(811)는 z-축에 평행하게 전파하여 렌즈 요소에 입사하는 광(801)을 렌즈 요소(811)에 대응하는 검출기 요소의 감광 요소(822)로 포커싱한다.

일부 실시예에서, 검출기 요소(821)는 상보형 금속-산화물-반도체(CMOS) 또는 전하결합소자(CCD) 검출기 요소이다.

단지 여덟 개의 검출기 요소들만이 도 7A에 도시되어 있지만, 일반적으로, 검출기 어레이에 있는 검출기 요소들의 수는 변할 수 있다. 또한, 검출기 어레이가 단면으로 도시되어 있고 1차원으로 배열된 요소들만을 도시하지만, 검출기 어레이(800)는 2차원 어레이일 수 있다. 검출기 어레이들의 실시예는 약 10⁶ 이상 (가령, 약 2 x 10⁶ 이상, 약 3 x 10⁶ 이상, 약 4 x 10⁶ 이상, 약 5 x 10⁶ 이상, 약 6 x 10⁶ 이상, 약 7 x 10⁶ 이상, 약 8 x 10⁶ 이상)의 검출기 요소들을 포함할 수 있다.

검출기 어레이들의 실시예는 도 7a에 도시된 것에 부가적인 요소들을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 검출기 어레이(800)는 각각의 검출기 요소에 대응하는 컬러 필터들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 검출기 어레이(800)는 적색, 녹색, 및 청색 필터들의 어레이를 포함할 수 있고, 각각은 단지 적색, 녹색, 또는 청색만을 각각의 검출기 요소로 통과시킨다. 다른 예에서, 검출기 어레이(800)는 청록색, 자홍색, 및 황색 필터들의 어레이를 포함할 수 있다.

광을 감광 요소들(822) 위로 포커싱하기 위해 렌즈 어레이를 사용하는 것은 검출기 어레이의 수집 효율을 향상시킬 수 있다. 수집 효율(collection efficiency)은 렌즈들(811) 위로 입사하고 감광요소들(822) 위로 입사하는 λ에서의 광 밀도의 백분율을 말한다.

일부 실시예에서, 검출기 어레이(800)는 λ에서 약 50% 이상 (가령, 약 60% 이상, 약 70% 이상, 약 80% 이상, 약 90% 이상, 약 95% 이상) 또는 그 이상의 수집 효율을 갖는다.

높은 수집 효율을 갖는 검출기 어레이들은 일반적으로 렌즈 어레이들을 이용하지 않는 필적할만한 검출기 어레이들보다 더욱 민감(sensitive)하다(가령, 더 큰 신호 대 잡음비를 제공한다).

검출기 어레이(800)와 같은 검출기 어레이들은 다양한 어플리케이션들에서 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 검출기 요소들은 휴대폰용 디지털 카메라와 같은 디지털 카메라에서 사용된다. 검출기 어레이들은 또한 분광 광도계와 같은 측정 도구에서 사용될 수도 있다. 일부 실시예에서, 검출기 어레이들은 통신 시스템에서 사용된다. 예를 들어, 검출기 어레이들은 광섬유 통신 시스템용 검출 모듈들에서 사용될 수 있다.

도 7B를 참조하면, 일부 실시예에서, 렌즈 어레이(860)는 평판 디스플레이(850)와 같은 방사 디바이스에 사용된다. 렌즈 어레이(860)에 부가하여, 평판 디스플레이(850)는 방사 픽셀들(871)의 어레이를 포함한다. 각각의 방사 픽셀(861)은 동작 중에 원하는 파장에서 광을 방사하는 방사 요소(862)를 포함한다.

렌즈 어레이(860)의 각각의 렌즈(861)는 각각의 픽셀(871)에 대응한다. 동작 중에, 대응하는 픽셀로부터 방사된 광(851)은 렌즈 어레이(860)의 대응하는 렌즈(861)에 의해 시준(collimate)되고, z-축에 평행하게 전파되면서 디스플레이(850)를 나간다. 이러한 방식으로, 렌즈 어레이(860)는 렌즈 어레이를 포함하지 않는 유사한 디스플레이들과 비교하여 디스플레이(850)에 의해 방사된 광에 더 큰 방향성을 제공한다.

검출기 어레이(800) 및 평판 디스플레이(850) 모두에 있어서, 각각의 렌즈 어레이들(810 및 860)은 디바이스의 제조중에 검출기/픽셀 어레이 위에 통합될 수 있다.

일부 실시예에서, 렌즈 어레이는 광 소스로부터의 방사선을 균질화하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 8을 참조하면, 두 개의 렌즈 어레이들(910 및 920)이 광 시스템(900)에 사용되어 타겟(930)으로 지향된 광 소스(940)로부터의 방사선을 균질화한다. 광 소스(940)로부터 (가령, 등방성으로) 방사된 광은 제1 렌즈 어레이(910)로 반사기(950)에 의해 지향되고, 제1 렌즈 어레이는 근축(paraxial) 방사선을 제2 렌즈 어레이(920)상에 포커싱한다. 제2 렌즈 어레이(920)는 방사선을 타겟(930)으로 지향하여, 방사선을 그 상부에 균질한 방법으로(가령, 방사선이 타겟(930)상의 각각의 위치에서 실질적으로 일정한 밀도를 갖도록) 분포시킨다.

일부 실시예에서, 렌즈 어레이들은 균질하고 시준된 광을 타겟에 제공하기 위한 조명 시스템들에 사용될 수 있다. 예를 들어, 렌즈 어레이들은 시준된 조명 을 광 변조기(가령, 폴리실리콘 LC 광 밸브 또는 디지털 마이크로미러 디바이스)에 제공하기 위하여 프로젝션 디스플레이들(리어 프로젝션 디스플레이 또는 프론트 프로젝션 디스플레이)에 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 렌즈 어레이는 프로젝션 디스플레이의 프로젝션 광학계의 진입 개구로 소스로부터의 광을 포커싱하기 위해 사용되는 한편, 제2 렌즈 어레이는 포커싱된 광을 이것이 광 변조기를 조명하기 전에 시준한다.

렌즈 어레이의 또 다른 어플리케이션들은, 가령 방사선을 광섬유에 결합하고/하거나 광섬유를 나가는 광을 시준하기 위한 전기통신(telecommunication) 시스템의 요소들로써 포함할 수 있다.

예들

예 1: 균질한 ALD 증착을 이용한 렌즈 어레이

렌즈 어레이는 0.5 mm의 두께를 갖는 융합된 실리카 기판을 이용하여 준비되었다. 기판은 100 mm의 직경을 가졌다. 기판들은 뉴저지 브랜치버그 소재 오하라 코포레이션(Ohara Corporation)으로부터 입수되었다. 우선, 원뿔 형상을 갖는 돌출부들의 어레이가 다음과 같이 기판의 표면에 형성되었다. 160 nm 두께 Cr 층이 융합된 실리카 기판상에 e-빔 증착에 의해 증착되었다. AZ1809 포토레지스트의 층(뉴저지 페어 론 소재 클라리언트 코포레이션(Clariant Corporation)으로부터 입수)은, 대략 500 nm 두께이고, 스핀 코우터(spin coater)를 이용하여 Cr 층의 표면상에 증차고디었다. 레지스트 층은 80℃에서 약 1분간 베이킹되었고 그 후 코네티컷 브룩필드 소재의 포트로닉스 인크(Photronics, Inc.)에 의해 제조된 포토마스크 를 갖는 마스크 정렬기(캘리포니아 산호세 소재의 AB-M사로부터 입수)를 이용하여 패터닝된 방사선에 노광되었다. 포토마스크는 2 ㎛의 도트 직경 및 10 ㎛의 피치를 갖는 주기적인 도트 패턴을 갖는 명시야(bright field) 포토마스크였다. 노광된 레지스트층은 미주리 롤라 소재의 브루어 사이언스 인크(Brewer Science, Inc.)로부터 입수한 AZ300 디벨로퍼를 이용하여 디벨로퍼 내에 노광된 레지스트를 침수시킴으로써 현상되었고 패터닝된 레지스트 층이 얻어졌다. 기판 표면은 그 후 캘리포니아 프레몬트 소재의 시안텍 코포레이션(Cyantek Corporation)으로부터 입수된 CR-7을 이용하여 패터닝된 레지스트 층을 통해 에칭되었다.

에칭된 Cr 층은 300 nm 내지 1.5 ㎛의 다양한 직경을 갖는 Cr 도트들로 구성되었다. 에치 마스크로써 Cr 도트들을 이용하여 융합된 실리카를 에칭하기 위해 반응성 이온 에칭(RIE)이 그 후 사용되었다. 융합된 실리카는 약 5㎛의 깊이로 에칭되었다. 마지막으로 Cr 마스크는 Cr-7에 의해 제거되었다.

에칭 후, 기판 표면은 정사각형 패턴으로 정렬된 원뿔형 돌출부들의 2차원 어레이로 구성되었다. 어레이의 주사 전극 마이크로그래프가 도 9A에 도시되어 있다. 도 9A는 3,640X의 배율로 시드 어레이의 일부의 투시도를 도시한다. 어레이는 양 치수를 따라 약 10 마이크론의 주기를 가졌다. 원뿔형 돌출부들은 약 2.5 마이크론의 베이스 폭과 약 1.5 마이크론의 피크 폭을 가졌다. 돌출부들은 약 5 마이크론의 높이를 가졌다.

기판 표면 상부에 다음과 같이 SiO₂의 막을 형성하기 위하여 원자층 증착이 사용되었다. 막을 증착하기 위하여, 에칭된 기판이 오레곤 비아버튼 소재의 플래너 시스템 인크(Planar Systems, Inc.)로부터 입수한 P400A ALD 반응 챔버내에 배치되었다. 증착 이 전에, 기판은 ALD 챔버 내에서 약 3시간 동안 300℃로 가열되었다. 챔버는 약 2 SLM으로 유동되는 질소 가스로 플러싱되어, 챔버 압력을 약 0.75 Torr에서 유지하였다. SiO₂ 전구체는 실라놀((트리스(테르트-부톡시)실라놀); (tris(tert-butoxy)silanol))이었고, 약 110℃로 예열되었다. 전구체는 99.999% 순도였고 미주리 세이트루이스 소재의 시그마 알드리치(Sigma-Aldrich)사로부터 입수되었다. 사용된 반응물은 물이었고, 이는 약 13℃에서 유지되었다. SiO₂ 단층들은 1초 동안 ALD 챔버로 물을 유입함으로써 증착되었고, 2초간의 질소 정화가 이어졌다. 실라놀은 그 후 1초 동안 유입되었다. 챔버는 그 후 반응물의 다음 펄스 이전에 질소로 3초 동안 정화되었다. 이 프로세스는 SiO2 층이 약 4.8 ㎛ 두께를 가질 때까지 반복되었다.

도 9B를 참조하면, 결과적인 구조는 주사 전극 현미경검사를 이용하여 연구되었다. 도 9B는 3,730X의 배율로 렌즈 어레이의 일부의 투시도를 도시한다. 마이크로렌즈 어레이는 약 10 마이크론의 직경과 약 5 마이크론의 베이스에서 정점까지의 높이를 갖는 대략 구형인 렌즈로 구성된다.

예 2 : 다층 ALD 증착을 이용한 렌즈 어레이

원뿔형 돌출부들의 2차원 어레이가 예 1에서 서술된 대로 형성되었다. 이 시드층상의 원자 층 증착은 다음과 같이 기판 표면상에 다층 막을 형성하기 위해 사용되었다.

높은 굴절률 물질은 TiO₂였고 낮은 굴절률 물질은 SiO₂였다. 높은 굴절률 물질에 대한 전구체는 미주리 세이트루이스 소재의 시그마 알드리치로부터 입수된 Ti-에타옥사이드, 99.999% 순도였다. Ti-에타옥사이드는 약 150℃로 예열되었다. 낮은 굴절률 물질에 대한 전구체는 미주리 세이트루이스 소재의 시그마 알드리치로부터 입수된 실라놀(트리스(테르트-부톡시)실라놀), 99.999% 순도였다. 실라놀(트리스(테르트-부톡시)실라놀)이 약 120℃로 예열되었다. 양 물질에 대하여, 반응제는 코네티컷 얼라이드 워터 테크놀로지로부터 입수된 물 탈이온화기를 이용하여 제공된 탈이온화된 물이었고, 약 13℃로 유지되었다.

다층막을 증착하기 위하여, 에칭된 기판은 오레곤 비아버튼 소재의 플래너 시스템 인크(Planar Systems, Inc.)로부터 입수한 P400A ALD 반응 챔버에 배치되었다. 공기가 챔버로부터 정화되었다. 질소가 챔버를 통해 유동되었고, 챔버 압력을 약 1 Torr로 유지하였다. 챔버 온도는 170℃로 설정되었고 기판이 열적으로 평형화 되도록 약 7시간 동안 남겨두었다. 일단 열적 평형상태가 도달되면, TiO₂ 및 SiO₂의 교호층들이 다음과 같이 기판상에 증착되었다.

수증기의 최초의 펄스는 1초 동안 물공급부에 밸브를 개방함으로써 챔버로 유입되었다. 물 공급부로의 밸브가 폐쇄된 후, 챔버는 2초 동안 질소 흐름에 의해 정화되었다. 다음, Ti-에타옥사이드로의 밸브가 1초 동안 개방되어, Ti-에타옥사이드를 챔버로 유입하였다. 챔버는 다시 또 다른 수증기가 유입되기 전에 2초 동 안 질소 흐름에 의해 정화되도록 허용되었다. 교호하는 수증기와 Ti-에타옥사이드의 양이 정화들 사이에서 도입되었고, 결과적으로 TiO₂의 층이 기판의 노출된 표면상에 형성되었다. 이 사이클은 수 회 반복되었고, 정확한 수는 표1에 따라서 원하는 층 두께에 의존한다.

유사한 프로세스가 SiO₂ 층을 형성하기 위해 사용되었다. 수증기의 최초의 펄스는 1초 동안 물공급부에 밸브를 개방함으로써 챔버로 유입되었다. 물 공급부로의 밸브가 폐쇄된 후, 챔버는 2초 동안 질소 흐름에 의해 정화되었다. 다음, 실라놀로의 밸브가 1초 동안 개방되어, SiO₂ 반응물을 챔버로 유입하였다. 챔버는 다시 또 다른 수증기가 유입되기 전에 3초 동안 질소 흐름에 의해 정화되도록 허용되었다. 교호하는 수증기와 실라놀의 양이 정화들 사이에서 도입되었고, 결과적으로 TiO₂의 층이 노출된 표면상에 형성되었다. 이 사이클은 수 회 반복되었고, 정확한 수는 표1에 따라서 원하는 층 두께에 의존한다.

표 1. 시드 구조상에 증착된 다층막에 대한 타겟 층 두께.

도 10A 및 10B를 참조하면, 결과적인 구조가 주사 전극 현미경검사에 의해 연구되었다. 도 10A는 약 6,500X의 배율로 렌즈 어레이의 일부의 투시도를 도시한다. 도 10B는 약 14,000X의 배율로 렌즈의 투시도를 도시한다. 마이크로렌즈 어레이는 약 10 마이크론의 직경과 약 5 마이크론의 베이스에서 정점까지의 높이를 갖는 대략 구형의, 6각형으로 밀봉된 렌즈로 구성된다.

도 11을 참조하면, 광 필터의 성능은 매사추세츠 웰슬리 소재의 퍼킨-엘머(Perkin-Elmer)에서 획득한 Lambda 14 UV/V 분광계를 이용하여 조사되었다. 렌즈 어레이의 투과 스펙트럼은 렌즈 어레이로부터 약 10 mm 및 약 100 mm에 위치된 검출기로 0°입사각으로 측정되었다. 0°에서, 통과대역은 약 380 nm 내지 약 650 nm로 연장되었다. 렌즈 어레이로부터 약 100 mm의 검출기를 이용하여 이루어진 측정에 기초하여, 이러한 파장들에서의 투과는 약 17% 내지 20%였다. 렌즈 어레이는 약 670 nm 내지 약 1,100 nm의 파장에서 광을 실질적으로 차단했다.

다른 실시예들은 다음의 청구범위에 있다.

Claims

제 1 물질을 포함하는 층을 형성하도록 아티클의 표면에 상기 제 1 물질을 증착하는 단계를 포함하고,

상기 아티클의 표면은 다수의 돌출부들을 포함하고, 상기 제 1 물질을 포함하는 상기 층은 다수의 렌즈들을 형성하며, 각각의 렌즈는 상기 기판 표면상의 돌출부에 대응하는, 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 물질을 증착하는 단계는, 상기 제 1 물질의 다수의 층들을 순차적으로 증착하는 단계를 포함하고, 상기 제 1 물질의 층들 중 하나는 상기 아티클의 표면상에 증착되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 2 항에 있어서,

상기 제 1 물질의 다수의 층들을 증착하는 단계는, 전구체의 층을 증착하는 단계 및 제 1 물질의 층을 제공하도록 상기 전구체의 층을 반응물(reagent)에 노출시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 3 항에 있어서,

상기 반응물은 상기 제 1 물질을 형성하도록 상기 전구체와 화학적으로 반응 하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 4 항에 있어서,

상기 반응물은 상기 제 1 물질을 형성하도록 상기 전구체를 산화하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 3 항에 있어서,

상기 전구체의 층을 증착하는 단계는, 상기 아티클을 하우징하는 챔버로 상기 전구체를 포함하는 제 1 가스를 유입시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 6 항에 있어서,

상기 전구체의 층을 상기 반응물에 노출시키는 단계는, 상기 챔버로 상기 반응물을 포함하는 제 2 가스를 유입시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 7 항에 있어서,

상기 제 1 가스가 유입된 후 및 상기 제 2 가스를 유입하기 전에 상기 챔버로 제3 가스가 도입되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 8 항에 있어서,

상기 제 3 가스는 상기 전구체에 관하여 불활성인 것을 특징으로 하는 방법.
제 8 항에 있어서,

상기 제 3 가스는 헬륨, 아르곤, 질소, 네온, 크립톤, 및 크세논으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 가스를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 2 항에 있어서,

상기 전구체는 트리스(테르트-부톡시)실라놀, (CH₃)₃Al, TiCl₄, SiCl₄, SiH₂Cl₂, TaCl₃, AlCl₃, Hf-에타옥사이드 및 Ta-에타옥사이드로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 2 항에 있어서,

상기 제 1 물질을 포함하는 층을 형성하는 것은, 제 2 물질의 다수의 층들을 순차적으로 증착함으로써 상기 제 2 물질을 증착하는 것을 더 포함하고, 상기 제 2 물질의 층들 중 하나는 상기 제 1 물질상에 증착되고, 상기 제 2 물질은 상기 제 1 물질과 상이한 것을 특징으로 하는 방법.
제 2 항에 있어서,

상기 제 1 물질의 다수의 층들은 상기 제 1 물질의 단층들(monolayers)인 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 물질은 원자층 증착을 이용하여 증착되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 물질은 화학기상증착을 이용하여 증착되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 화학기상증착은 플라즈마-강화 화학기상증착인 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 물질은 유전체 물질인 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 물질은 산화물인 것을 특징으로 하는 방법.
제 18 항에 있어서,

상기 산화물은 SiO₂, Al₂O₃, Nb₂O₅, TiO₂, ZrO₂, HfO₂, 및 Ta₂O₅로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 물질을 포함하는 층은 상기 아티클상에 하나 이상의 부가적인 물질들을 증착함으로써 형성되고, 상기 하나 이상의 부가적인 물질들은 상기 제 1 물질과 상이한 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 물질을 포함하는 층은 상기 제 1 물질을 포함하는 나노라미네이트 물질로부터 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 돌출부들은 기판 물질을 포함하는 층에 형성되고, 상기 제 1 물질 및 상기 기판 물질은 동일한 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 돌출부들은 제 2 물질로부터 형성되고, 상기 제 1 물질 및 상기 제 2 물질은 상이한 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 물질을 증착하기 전에 상기 아티클의 표면에 상기 돌출부들을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 24 항에 있어서,

상기 아티클은 기판 물질을 포함하고, 상기 돌출부들을 형성하는 단계는 상기 기판 물질을 에칭하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 24 항에 있어서,

상기 아티클은 기판을 포함하고, 상기 돌출부들을 형성하는 단계는 기판의 표면에 제 2 물질의 층을 증착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 24 항에 있어서,

상기 돌출부들을 형성하는 단계는 베이스 층 위에 레지스트의 층을 형성하는 단계 및 상기 레지스트의 층으로 패턴을 전사하는 단계를 포함하며, 상기 패턴은 상기 돌출부들의 배열에 대응하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 27 항에 있어서,

상기 패턴은 리소그래피 기법을 이용하여 상기 레지스트에 전사되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 28 항에 있어서,

상기 패턴은 포토리소그래피를 이용하여 상기 레지스트에 전사되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 28 항에 있어서,

상기 패턴은 임프린트 리소그래피를 이용하여 상기 레지스트에 전사되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 돌출부들은 상기 아티클 표면상에 주기적으로 배열되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 31 항에 있어서,

상기 돌출부들의 배열은 적어도 한 방향으로 약 1 ㎛ 이상의 주기를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
제 31 항에 있어서,

상기 돌출부들의 배열은 적어도 한 방향으로 약 3 ㎛ 이상의 주기를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
제 31 항에 있어서,

상기 돌출부들의 배열은 적어도 한 방향으로 약 30 ㎛ 이하의 주기를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
제 31 항에 있어서,

상기 돌출부들의 배열은 적어도 한 방향으로 약 20 ㎛ 이하의 주기를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 다수의 렌즈들 중 적어도 일부는 약 20 ㎛ 이하의 제 1 평면에서의 곡률 반경을 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 다수의 렌즈들 중 적어도 일부는 약 10 ㎛ 이하의 제 1 평면에서의 곡률 반경을 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 렌즈들 중 적어도 두 개는 서로 다른 크기인 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 다수의 렌즈들에서의 렌즈들 각각은 상기 다수의 렌즈들에서의 다른 렌즈들과 실질적으로 동일한 크기인 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 다수의 렌즈들은 렌즈 어레이를 형성하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 렌즈들은 원통형 렌즈인 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 돌출부들은 상기 아티클의 평면에서 제 1 방향을 따라 연장하는 능선들(ridges) 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 돌출부들은 원뿔형 돌출부들인 것을 특징으로 하는 방법.
아티클의 표면상에 다수의 렌즈들을 형성하기 위하여 원자층 증착을 이용하는 단계를 포함하는 방법.
제 1 물질의 다수의 단층들을 순차적으로 증착함으로써 제 1 물질을 포함하는 층을 형성하는 단계를 포함하고,

상기 제 1 물질의 단층들 중 하나는 아티클의 제 1 표면에 증착되며, 상기 제 1 물질을 포함하는 층은 다수의 렌즈들을 포함하는, 방법.
제 1 물질을 포함하는 다수의 돌출부들을 포함하는 표면을 구비한 물체; 및

상기 물체에 의해 지지되는 상기 제 1 물질과 상이한 제 2 물질의 층을 포함하며,

상기 제 2 물질의 층은 다수의 렌즈를 포함하며, 각각의 렌즈는 상기 돌출부들 중 하나에 대응하는, 아티클.
다수의 검출기들; 및

제 46 항의 아티클을 포함하며,

상기 아티클에 있는 상기 렌즈들 각각은 상기 다수의 검출기들 중 하나의 검출기에 대응하는, 장치.
제 1 물질을 포함하는 다수의 돌출부들을 포함하는 표면을 구비한 물체; 및

상기 물체에 의해 지지되며, 상기 다수의 돌출부들 상부로 연장하는 다수의 층들 - 상기 다수의 층들은 제 2 물질의 적어도 하나의 층을 포함하고, 상기 제 2 물질은 상기 제 1 물질과 상이함 -

상기 다수의 층들은 다수의 렌즈들을 형성하며, 각각의 렌즈는 상기 돌출부들 중 하나에 대응하는, 아티클.
제 48 항에 있어서,

상기 돌출부들은 적어도 한 방향을 따라 주기적으로 배열된 것을 특징으로 하는 아티클.
제 49 항에 있어서,

상기 주기적으로 배열된 돌출부들은 상기 적어도 한 방향을 따라 약 100 ㎛ 이하의 주기를 가지는 것을 특징으로 하는 아티클.
제 49 항에 있어서,

상기 주기적으로 배열된 돌출부들은 상기 적어도 한 방향을 따라 약 20 ㎛ 이하의 주기를 가지는 것을 특징으로 하는 아티클.
제 49 항에 있어서,

상기 주기적으로 배열된 돌출부들은 상기 적어도 한 방향을 따라 약 10 ㎛ 이하의 주기를 가지는 것을 특징으로 하는 아티클.
제 49 항에 있어서,

상기 주기적으로 배열된 돌출부들은 상기 적어도 한 방향을 따라 약 1 ㎛ 이하의 주기를 가지는 것을 특징으로 하는 아티클.
제 49 항에 있어서,

상기 주기적으로 배열된 돌출부들은 상기 적어도 한 방향을 따라 약 2 ㎛ 이상의 주기를 가지는 것을 특징으로 하는 아티클.
제 49 항에 있어서,

상기 주기적으로 배열된 돌출부들은 상기 적어도 한 방향을 따라 약 5 ㎛ 이상의 주기를 가지는 것을 특징으로 하는 아티클.
제 48 항에 있어서,

상기 돌출부들은 돌출부들의 1차원 배열을 형성하는 것을 특징으로 하는 아티클.
제 48 항에 있어서,

상기 돌출부들은 돌출부들의 2차원 배열을 형성하는 것을 특징으로 하는 아 티클.
제 57 항에 있어서,

상기 2차원 어레이는 6각형 밀봉된(close packed) 어레이인 것을 특징으로 하는 아티클.
제 48 항에 있어서,

상기 돌출부들 중 적어도 일부는 적어도 한 평면에서 사다리꼴 단면 프로파일을 갖는 것을 특징으로 하는 아티클.
제 48 항에 있어서,

상기 돌출부들 중 적어도 일부는 적어도 한 평면에서 직사각형 단면 프로파일을 갖는 것을 특징으로 하는 아티클.
제 48 항에 있어서,

상기 렌즈들은 볼록 렌즈들인 것을 특징으로 하는 아티클.
제 48 항에 있어서,

상기 렌즈들은 약 10 mm 이하의 초점 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 아티클.
제 48 항에 있어서,

상기 렌즈들은 약 5 mm 이하의 초점 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 아티클.
제 48 항에 있어서,

상기 렌즈들은 약 1 mm 이하의 초점 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 아티클.
제 48 항에 있어서,

상기 렌즈들은 약 0.5 mm 이하의 초점 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 아티클.
제 48 항에 있어서,

상기 렌즈들은 약 0.1 mm 이하의 초점 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 아티클.
제 48 항에 있어서,

상기 다수의 층들은 상기 제 2 물질의 다수의 층들을 포함하는 것을 특징으로 하는 아티클.
제 48 항에 있어서,

상기 다수의 층들은 상기 제 1 물질의 하나 이상의 층들을 포함하는 것을 특징으로 하는 아티클.
제 48 항에 있어서,

상기 다수의 층들은 제 3 물질의 하나 이상의 층들을 포함하며, 상기 제 3 물질은 상기 제 1 및 제 2 물질들과 상이한 것을 특징으로 하는 아티클.
제 48 항에 있어서,

상기 다수의 층들 각각은 약 1,000 nm 이하의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 아티클.
제 48 항에 있어서,

상기 다수의 층들 각각은 약 500 nm 이하의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 아티클.
제 48 항에 있어서,

상기 다수의 층들 각각은 약 250 nm 이하의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 아티클.
제 48 항에 있어서,

상기 다수의 층들 각각은 약 100 nm 이하의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 아티클.
제 48 항에 있어서,

상기 다수의 층들은 적어도 하나의 상기 렌즈들의 축을 따라 상기 아티클에 입사하는 광의 적어도 약 50%를 반사하고, 상기 광은 약 200 nm 내지 약 2,000 nm의 파장 λ_r을 갖는 것을 특징으로 하는 아티클.
제 48 항에 있어서,

상기 다수의 층들은 적어도 하나의 상기 렌즈들의 축을 따라 상기 아티클에 입사하는 광의 적어도 약 80%를 반사하고, 상기 광은 약 200 nm 내지 약 2,000 nm의 파장 λ_r을 갖는 것을 특징으로 하는 아티클.
제 48 항에 있어서,

상기 다수의 층들은 적어도 하나의 상기 렌즈들의 축을 따라 상기 아티클에 입사하는 광의 적어도 약 90%를 반사하고, 상기 광은 약 200 nm 내지 약 2,000 nm의 파장 λ_r을 갖는 것을 특징으로 하는 아티클.
제 48 항에 있어서,

상기 제 1 물질은 유전체 물질인 것을 특징으로 하는 아티클.
제 77 항에 있어서,

상기 제 1 물질은 무기 유전체 물질인 것을 특징으로 하는 아티클.
제 48 항에 있어서,

상기 제 1 물질은 SiO₂, Al₂O₃, Nb₂O₅, TiO₂, ZrO₂, HfO₂, SnO₂, ZnO, ErO₂, Sc₂O₃, 및 Ta₂O₅, MgH₂, ZnS, SiN_x, SiO_yN_x, AlN, TiN, 및 HfN으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 아티클.
제 48 항에 있어서,

상기 제 2 물질은 유전체 물질인 것을 특징으로 하는 아티클.
제 80 항에 있어서,

상기 제 2 물질은 무기 유전체 물질인 것을 특징으로 하는 아티클.
제 48 항에 있어서,

상기 제 2 물질은 SiO₂, Al₂O₃, Nb₂O₅, TiO₂, ZrO₂, HfO₂, SnO₂, ZnO, ErO₂, Sc₂O₃, 및 Ta₂O₅, MgH₂, ZnS, SiN_x, SiO_yN_x, AlN, TiN, 및 HfN으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 아티클.
제 48 항에 있어서,

상기 다수의 층들은 나노라미네이트 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 아티클.
제 48 항에 있어서,

상기 다수의 층들은 광 필터를 형성하는 것을 특징으로 하는 아티클.
제 84 항에 있어서,

상기 광 필터는 적외선 필터인 것을 특징으로 하는 아티클.
다수의 검출기들; 및

제 48 항의 아티클을 포함하고,

상기 아티클에 있는 상기 렌즈들 각각은 상기 다수의 검출기들 중 하나의 검출기에 대응하는, 장치.
제 87 항에 있어서,

상기 검출기들은 상보형 금속 산화물 반도체(CMOS) 검출기들인 것을 특징으로 하는 아티클.