KR20100064807A - Transmission diffraction device for high diffraction order and method of fabricating the same - Google Patents

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KR20100064807A
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mold
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이선규
우도균
주재영
이차범
카즈히로 하네
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주식회사 넥서스칩스
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Abstract

PURPOSE: A transmission diffraction device and a method for manufacturing the same are provided to improve the resolution capability of the diffraction device based on the diffraction degree of diffraction light. CONSTITUTION: A diffraction device(DG) includes v-shape grooves in one side of a light transmittance body(10). The grooves have a depth and are arranged with a constant interval. The v-shape grooves include sidewalls which are bordered on one point. One side of the sidewalls is a reflective face(11a). The other side of the sidewalls is a refractive face(11b).

Description

고차 투과 회절 소자 및 이의 제조 방법 {Transmission diffraction device for high diffraction order and method of fabricating the same}Transmission diffraction device for high diffraction order and method of fabricating the same}

본 발명은 광학 소자에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 회절 소자에 관한 것이다.The present invention relates to an optical element, and more particularly to a diffraction element.

광 통신 산업과 같은 광 응용 기기 산업이 지속적으로 발전해 나아가고 있는 과정 속에서 산업에 요구되는 광학계는 점차적으로 초소형화 및 초경량화되어가고 있는 추세이다. 이러한 추세에 맞춰 렌즈와 프리즘과 같은 굴절 광학계는 초소형화 및 초경량화를 만족시킬 수 있도록 평면 회절 렌즈 및 회절 격자와 같은 회절 광학계로 대체되어 가고 있다.In the course of the continuous development of the optical application device industry such as the optical communication industry, the optical system required for the industry is gradually miniaturizing and ultra-lightweight. In accordance with this trend, refractive optical systems such as lenses and prisms are being replaced by diffractive optical systems such as planar diffraction lenses and diffraction gratings to satisfy miniaturization and ultralightness.

회절격자는 미세한 간격을 갖는 슬릿을 가짐으로써, 광이 통과할 때 보강 간섭 및 상쇄 간섭을 유발시켜 일정한 방향으로 회절 광속을 발생시키는 광학 소자이다. 이러한 회절격자는 굴절 광학계에서의 프리즘보다 광분산능력이 우수하면서도, 초소형화 및 초경량화될 수 있다.The diffraction grating is an optical element having slits with a fine spacing, thereby causing constructive interference and destructive interference when light passes to generate diffraction light flux in a constant direction. Such a diffraction grating is superior in light scattering ability to a prism in a refractive optical system, but can be miniaturized and ultralight.

그러나,분광기와 같이 광원의 파장을 세밀하게 분할하기 위해서는 회절격자의 광분산능력이 더 향상될 필요가 있다.However, in order to finely divide the wavelength of the light source, such as a spectroscope, the light scattering ability of the diffraction grating needs to be further improved.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 광분산능력이 향상된 회절소자 및 이의 제조방법을 제공함에 있다.The problem to be solved by the present invention is to provide a diffractive element and a manufacturing method thereof with improved light scattering ability.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Technical problems of the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기 과제를 이루기 위하여 본 발명의 일 측면은 회절 소자를 제공한다. 상기 회절 소자는 광투과성 바디와, 상기 광투과성 바디 내에 형성된 V형 그루브를 구비한다. 상기 V형 그루브는 반사면과 굴절면을 구비한다. In order to achieve the above object, an aspect of the present invention provides a diffraction element. The diffractive element has a light transmissive body and a V-shaped groove formed in the light transmissive body. The V-shaped groove has a reflective surface and a refractive surface.

상기 반사면은 상기 V형 그루브의 일측벽 상에 형성된 반사막일 수 있다. 상기 반사막은 알루미늄막일 수 있다.The reflective surface may be a reflective film formed on one side wall of the V-shaped groove. The reflective film may be an aluminum film.

상기 반사면이 상기 V형 그루브의 입구면과 이루는 각은 40 내지 70°, 구체적으로는 50 내지 60°일 수 있다.An angle between the reflective surface and the inlet surface of the V-shaped groove may be 40 to 70 °, specifically, 50 to 60 °.

상기 광투과성 바디는 유리 또는 광투과성 수지일 수 있다.The light transmissive body may be glass or light transmissive resin.

상기 과제를 이루기 위하여 본 발명의 일 측면은 회절 소자의 제조방법을 제공한다. 상기 제조방법은 V형 그루브를 포함하는 광투과성 바디를 제공하는 것을 포함한다. 상기 V형 그루브의 일측벽 상에 선택적으로 반사막을 형성한다. One aspect of the present invention to achieve the above object provides a method of manufacturing a diffraction element. The manufacturing method includes providing a light transmissive body comprising a V-shaped groove. A reflective film is selectively formed on one side wall of the V-shaped groove.

상기 V형 그루브를 포함하는 광투과성 바디는 주형 그루브를 포함하는 주형 기판을 제공하고, 상기 주형 기판 상에 광투과성 수지를 도포하고, 도포된 광투과성 수지를 가압하여 형성할 수 있다. 상기 주형 기판은 (100) 면을 갖는 실리콘 기판 상에 마스크 패턴을 형성하고, 상기 마스크 패턴을 식각 마스크로 하여 상기 실리콘 기판의 (111)면을 선택적으로 식각하여 제조할 수 있다. The light transmissive body including the V-groove may be formed by providing a mold substrate including a mold groove, applying a light transmissive resin onto the mold substrate, and pressing the applied light transmissive resin. The mold substrate may be manufactured by forming a mask pattern on a silicon substrate having a (100) plane, and selectively etching the (111) plane of the silicon substrate using the mask pattern as an etching mask.

상기 실리콘 기판의 (111)면을 선택적으로 식각하는 것은 EDP(Ethylenediamine Pyrocatechol Water), TMAH(Tetramethyl Ammonium Hydroxide), 또는 KOH(Potassium Hydroxide)을 사용하여 수행할 수 있다.Selective etching of the (111) surface of the silicon substrate may be performed using Ethylenediamine Pyrocatechol Water (EDP), Tetramethyl Ammonium Hydroxide (TMAH), or Potassium Hydroxide (KOH).

본 발명에 따르면, 측벽들 중 일측에는 반사면을 구비하고 타측에는 굴절면을 구비하는 V형 소자 그루브들을 갖는 회절 소자는 고차 회절광을 생성할 수 있다. 회절광의 회절 차수가 높아질 수록 회절 소자의 분해능력은 향상될 수 있다.According to the present invention, a diffractive element having V-shaped element grooves having a reflective surface on one side and a refractive surface on the other side can generate higher-order diffracted light. As the diffraction order of the diffracted light increases, the resolution of the diffractive element can be improved.

이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면들에 있어서, 층이 다른 층 또는 기판 "상"에 있다고 언급되어지는 경우에 그것은 다른 층 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 층이 개재될 수도 있다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings in order to describe the present invention in more detail. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms. In the figures, where a layer is said to be "on" another layer or substrate, it may be formed directly on the other layer or substrate, or a third layer may be interposed therebetween.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르 게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting of the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "comprise" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, components, or a combination thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art. Terms such as those defined in the commonly used dictionaries should be construed as having meanings consistent with the meanings in the context of the related art and shall not be construed in ideal or excessively formal meanings unless expressly defined in this application. Do not.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 회절소자를 나타낸 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a diffraction element according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 회절소자(DG)는 광투과성 바디(10)의 일측면 내에 회절격자인 V형 그루브들(G)을 구비한다. 상기 광투과성 바디(10)는 유리 또는 광투과성 수지 기판일 수 있다. 일 예로서, 상기 광투과성 수지 기판은 PMMA(PolyMethylmethacrylate) 기판 또는 폴리카보네이트 기판일 수 있다.Referring to FIG. 1, the diffractive element DG includes V-shaped grooves G which are diffraction gratings in one side of the light transmissive body 10. The light transmissive body 10 may be a glass or a light transmissive resin substrate. For example, the light transmissive resin substrate may be a polymethyl methacrylate (PMMA) substrate or a polycarbonate substrate.

상기 그루브들(G)은 깊이(d)를 갖으면서 주기(P)를 갖고 배열된다. 상기 V형 그루브(G)는 경사진 양측 측벽들이 하나의 점에서 만나는 형태를 갖는다. 상기 양측 측벽들 중 어느 하나는 반사면(11a)이고 나머지 하나는 굴절면(11b)이다. 상 기 반사면(11a)는 상기 측벽 상에 반사막이 형성된 구조를 가질 수 있다. 상기 반사막은 금속막 구체적으로는, 알루미늄막일 수 있다. 고차 회절광의 생성을 위해 상기 반사면(11a)이 상기 V형 그루브(G)의 입구면과 이루는 제1각(Θa)은 40 내지 70°, 구체적으로는 50 내지 60°일 수 있다. 상기 굴절면(11b)이 상기 V형 그루브(G)의 입구면과 이루는 각(Θb)은 상기 제1각(Θa)과 같거나 다를 수 있다.The grooves G are arranged with a period P with a depth d. The V-shaped groove G has a form in which both sidewalls inclined meet at one point. One of the two side walls is the reflective surface 11a and the other is the refractive surface 11b. The reflective surface 11a may have a structure in which a reflective film is formed on the sidewall. The reflective film may be a metal film, specifically, an aluminum film. In order to generate higher order diffracted light, the first angle Θ a of the reflective surface 11a and the inlet surface of the V-shaped groove G may be 40 to 70 °, specifically, 50 to 60 °. The angle Θ b of the refracting surface 11b and the inlet surface of the V-shaped groove G may be the same as or different from the first angle Θ a .

도 2a 내지 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 회절소자를 투과한 광의 회절차수를 나타내는 단면도들이다.2A to 2B are cross-sectional views illustrating diffraction orders of light transmitted through a diffraction element according to an embodiment of the present invention.

도 2a 및 도 2b를 참조하면, V형 그루브(G)의 반사면(11a)에 입사된 광(Li2)의 회절광(Ld2)은 굴절면(11b)에 입사된 광(Li1)의 회절광(Ld1)에 비해 회절 차수가 더 높다. 이는 상기 반사면(11a)이 광(Li2)을 반사하여 굴절면(11b)에의 입사각을 변화시킨 결과로서 나타날 수 있다.2A and 2B, the diffracted light L d2 of the light L i2 incident on the reflecting surface 11a of the V-shaped groove G is formed of the light L i1 incident on the refracting surface 11b. The diffraction orders are higher than the diffracted light L d1 . This can occur as a result of changes in the incident angle by refraction surface (11b) to the reflective surface (11a) this reflects the light (L i2).

일 예로서, 406nm의 파장을 갖는 입사광(Li1)이 굴절면(11b)을 투과하는 광(Ld1)과 이웃하는 굴절면(11b)을 투과하는 광(Ld1)의 경로차가 파장의 4배일 때 보강간섭을 일으켜 -4차 차수를 만족하며 회절을 이루게 된다. 한편, 406nm의 파장을 갖는 입사광(Li2)이 반사면(11a)에 도달한 후 반사되어 굴절면(11b)을 투과하는 광(Ld2)과 이웃하는 반사면(11a)에 도달한 후 반사되어 굴절면(11b)을 투과하는 (Ld2)광의 경로차가 파장의 10배일 때 보강간섭을 일으켜 -10차 차수를 만족하며 회절을 이루게 된다. As an example, when the incident light L i1 having a wavelength of 406 nm has a path difference between the light L d1 passing through the refracting surface 11b and the light L d1 passing through the neighboring refracting surface 11b, four times the wavelength. It causes constructive interference and satisfies the -4th order to achieve diffraction. On the other hand, the incident light (L i2 ) having a wavelength of 406 nm reaches the reflecting surface (11a) and then is reflected and reaches and reflects the light (L d2 ) and neighboring reflecting surface (11a) passing through the refracting surface (11b) When the path difference of the (L d2 ) light passing through the refracting surface 11b is 10 times the wavelength, constructive interference occurs to satisfy the -10th order and diffraction is achieved.

회절소자의 분해 능력(resolving power)은 아래 수학식에 나타낸 바와 같이 회절 격자의 수와 회절 차수에 비례하여 커진다. 따라서, 같은 주기와 같은 수의 회절 격자를 이용했을 경우에 회절 차수가 높은 소자가 큰 분해 능력을 갖는다.The resolving power of the diffractive element increases in proportion to the number of diffraction gratings and the diffraction orders as shown in the following equation. Therefore, when the same period and the same number of diffraction gratings are used, a device having a high diffraction order has a large resolution.

Figure 112008084091701-PAT00001
Figure 112008084091701-PAT00001

상기 수학식 1에서, m은 회절 차수이고, N은 회절 격자의 수이다. In Equation 1, m is a diffraction order and N is a number of diffraction gratings.

도 3은 종래 회절 소자를 투과한 광의 회절차수를 나타낸 단면도이다.3 is a cross-sectional view showing a diffraction order of light transmitted through a conventional diffraction element.

도 3을 참조하면, 회절소자(DG)는 광투과성 바디(1)의 일측면 내에 격자패턴인 V형 그루브들(G)을 구비한다. 상기 V형 그루브(G)는 양측 측벽들을 구비하는데, 상기 양측 측벽들 모두는 굴절면들(1b)이다. 양측 굴절면들(1b) 상에 입사된 광(Li3, Li3′)은 양의 차수와 음의 차수의 회절광들(Ld3, Ld3′)을 생성할 수 있는 반면, 높은 회절차수를 갖는 광을 생성하기는 어렵다.Referring to FIG. 3, the diffraction element DG includes V-shaped grooves G which are lattice patterns in one side of the light transmissive body 1. The V-groove G has both sidewalls, both of which are refractive surfaces 1b. Light L i3 , L i3 ′ incident on both refractive surfaces 1b can produce positive and negative diffracted light beams L d3 , L d3 ′, while high diffraction orders It is difficult to produce light having

도 4a 내지 도 4g는 본 발명의 일 실시예에 따른 회절 소자의 제조방법을 나타낸 단면도들이다.4A to 4G are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a diffraction element according to an embodiment of the present invention.

도 4a를 참조하면, 주형 기판(100)을 제공한다. 상기 주형 기판(100)은 실 리콘 기판일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 주형 기판(100) 상에 하드 마스크층(101)을 형성할 수 있다. 상기 하드 마스크층(101)은 실리콘 산화막일 수 있다. 상기 주형 기판(100)이 실리콘 기판인 경우에, 상기 실리콘 산화막은 상기 주형 기판(100)을 열산화하여 형성된 막일 수 있다.Referring to FIG. 4A, a mold substrate 100 is provided. The mold substrate 100 may be a silicon substrate, but is not limited thereto. The hard mask layer 101 may be formed on the mold substrate 100. The hard mask layer 101 may be a silicon oxide layer. When the mold substrate 100 is a silicon substrate, the silicon oxide film may be a film formed by thermally oxidizing the mold substrate 100.

도 4b를 참조하면, 상기 하드 마스크층(101) 상에 포토레지스트 패턴(102)을 형성할 수 있다. Referring to FIG. 4B, a photoresist pattern 102 may be formed on the hard mask layer 101.

도 4c를 참조하면, 상기 포토레지스트 패턴(102)을 마스크로 하여 상기 하드 마스크층(101)을 식각하여 하드 마스크 패턴(101a)을 형성한다.Referring to FIG. 4C, the hard mask layer 101 is etched using the photoresist pattern 102 as a mask to form a hard mask pattern 101a.

도 4d를 참조하면, 상기 포토레지스트 패턴(102)을 제거하고, 상기 하드 마스크 패턴(101a)을 마스크로 하여 상기 주형 기판(100)을 식각하여 상기 주형 기판(100) 내에 주형 그루브들(100a)을 형성한다. 상기 주형 그루브들(100a)에 의해 삼각형의 철부들(100b)이 정의될 수 있다. Referring to FIG. 4D, the photoresist pattern 102 is removed, the mold substrate 100 is etched using the hard mask pattern 101a as a mask, and the mold grooves 100a are formed in the mold substrate 100. To form. Triangular convex portions 100b may be defined by the mold grooves 100a.

상기 주형 그루브들(100a)을 형성하는 것은 비등방성 식각(anisotropic etch)법 예를 들어, 이방성 습식식각법, 이방성 건식식각법, 고속원자빔 식각법, 반응성 이온 식각법(Reactive Ion etching) 또는 레이저 식각법을 사용하여 수행할 수 있다.The mold grooves 100a may be formed using anisotropic etching, for example, anisotropic wet etching, anisotropic dry etching, high speed atomic beam etching, reactive ion etching, or laser. This can be done using etching.

상기 주형 기판(100)이 (100)면을 갖는 실리콘 기판인 경우에, (111) 면에 대해 이방성 식각 특성을 나타내는 용액, 구체적으로 EDP(Ethylenediamine Pyrocatechol Water), TMAH(Tetramethyl Ammonium Hydroxide), 또는 KOH(Potassium Hydroxide)를 사용하여 상기 주형 기판(100)을 식각한다. 그 결과, 상기 주형 기 판(100) 내에 (111)면이 노출되어 주형 그루브들(100a)이 생성될 수 있다. 이 때, 상기 각 주형 그루브(100a)의 측벽이 상기 주형 그루브(100a)의 입구와 이루는 각은 약 54.7도 일 수 있다.When the template substrate 100 is a silicon substrate having a (100) plane, a solution exhibiting anisotropic etching characteristics with respect to the (111) plane, specifically, Ethylenediamine Pyrocatechol Water (EDP), Tetramethyl Ammonium Hydroxide (TMAH), or KOH (Potassium Hydroxide) is used to etch the template substrate 100. As a result, a (111) surface may be exposed in the mold substrate 100 to form mold grooves 100a. At this time, an angle formed by the sidewall of each mold groove 100a and the inlet of the mold groove 100a may be about 54.7 degrees.

도 4e를 참조하면, 상기 하드 마스크 패턴(101a)을 제거하여 상기 주형 기판(100)을 노출시킨다.Referring to FIG. 4E, the hard mask pattern 101a is removed to expose the mold substrate 100.

도 4f를 참조하면, 상기 주형 그루브들(100a)을 구비하는 주형 기판(100) 상에 광학수지를 도포한 후 가압하여, 몰딩된 광학수지층인 광투과성 바디(10)을 형성한다. 그 결과, 상기 광투과성 바디(10) 내에는 상기 삼각형의 철부들(100b)에 의해 형성된 V형 소자 그루브들(G)이 형성될 수 있다. 상기 광학수지 PMMA(polymethylmetacrylate) 또는 폴리카보네이트 수지일 수 있다.Referring to FIG. 4F, the optical resin is applied onto the mold substrate 100 having the mold grooves 100a and then pressed to form a light transmissive body 10 that is a molded optical resin layer. As a result, V-type device grooves G formed by the triangular convex portions 100b may be formed in the light transmissive body 10. The optical resin may be polymethylmetacrylate (PMMA) or polycarbonate resin.

이와 같이, 상기 광투과성 바디(10)는 핫 엠보싱 기술(hot embossing technique)을 사용하여 복제될 수 있다.As such, the light transmissive body 10 can be replicated using a hot embossing technique.

도 4g를 참조하면, V형 소자 그루브들(G)의 일측면들 상에만 선택적으로 반사막(11a)을 형성한다. 이를 위해, 상기 광투과성 바디(10)의 V형 소자 그루브들(G)이 형성된 영역을 제외한 영역들 상에 마스크 패턴(12)을 형성할 수 있다.Referring to FIG. 4G, the reflective film 11a is selectively formed only on one sides of the V-type grooves G. Referring to FIG. To this end, the mask pattern 12 may be formed on regions other than the region in which the V-shaped element grooves G of the light transmissive body 10 are formed.

상기 반사막(11a)을 형성하는 것은 증착물질빔(B)이 직진성을 갖고 운동하는 특성을 갖는 스퍼터링법 또는 열증착법을 사용하여 수행할 수 있다.Forming the reflective film 11a may be performed using a sputtering method or a thermal evaporation method in which the deposition material beam B has a property of moving in a straight line.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위해 실험예(example)를 제시한다. 다만, 하기의 실험예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명이 하기의 실험예에 의 해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, experimental examples (examples) are provided to help the understanding of the present invention. However, the following experimental example is only for helping understanding of the present invention, and the present invention is not limited by the following experimental example.

<제조예 1><Manufacture example 1>

(100)면을 갖는 실리콘 기판을 열산화하여 실리콘 산화막을 형성하였다. 상기 실리콘 산화막 상에 포토레지스트 패턴을 형성한 후, 상기 포토레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 실리콘 산화막을 식각하여 하드 마스크 패턴을 형성하였다. 상기 포토레지스트 패턴을 제거하고, 상기 하드 마스크 패턴을 마스크로 하고 TMAH용액을 사용하여 상기 실리콘 기판을 식각하여 상기 실리콘 기판 내에 (111)면을 노출시키는 주형 그루브들을 형성하였다. 상기 주형 그루브들을 구비하는 주형 기판(100) 상에 PMMA를 도포한 후 가압하여, V형 소자 그루브들을 갖는 회절소자를 형성하였다. 상기 회절소자의 V형 소자 그루브들의 일측벽들이 알루미늄 증착원에 대해 수직이 되도록 상기 회절소자를 회전시킨 후, 상기 V형 소자 그루브들의 일측벽들 상에 선택적으로 알루미늄박막을 형성하였다.A silicon substrate having a (100) plane was thermally oxidized to form a silicon oxide film. After forming a photoresist pattern on the silicon oxide film, the silicon oxide film was etched using the photoresist pattern as a mask to form a hard mask pattern. The photoresist pattern was removed, the hard mask pattern was used as a mask, and the silicon substrate was etched using a TMAH solution to form mold grooves exposing the (111) plane in the silicon substrate. PMMA was applied on the mold substrate 100 having the mold grooves and then pressed to form a diffraction element having V-type device grooves. After the diffraction element was rotated such that one side walls of the V type element grooves of the diffractive element were perpendicular to the aluminum deposition source, an aluminum thin film was selectively formed on one side walls of the V type element grooves.

<제조예 2><Manufacture example 2>

제조예 1과 동일한 방법을 사용하여 회절 소자를 제조하되, V형 소자 그루브들의 측벽들 상에 알루미늄 박막을 형성하지 않았다.A diffraction element was manufactured using the same method as Preparation Example 1, but did not form an aluminum thin film on the sidewalls of the V-type grooves.

도 5a는 제조예 1에 따라 제조된 주형 그루브들이 형성된 실리콘 기판의 표면을 촬영한 SEM(Scanning Electron Microscope) 사진이며, 도 5b는 제조예 1에 따라 제조된 회절소자의 단면을 촬영한 SEM 사진이다.FIG. 5A is a scanning electron microscope (SEM) photograph of the surface of a silicon substrate on which mold grooves are manufactured according to Preparation Example 1, and FIG. 5B is a SEM photograph of a cross section of a diffraction element manufactured according to Preparation Example 1; .

도 5a 및 도 5b를 참조하면, 주형 그루브들의 주기는 3㎛로 형성되었음을 알 수 있고, V형 소자 그루브들의 깊이는 2.133㎛로 형성되었음을 알 수 있다. 제조예 2에 따른 주형 그루브들의 주기와 V형 소자 그루브들의 깊이는 제조예 1에 따른 것들과 실질적으로 동일하였다.5A and 5B, it can be seen that the period of the mold grooves is formed to be 3 μm, and the depth of the V-type device grooves is formed to be 2.133 μm. The period of the mold grooves and the depth of the V-type grooves according to Preparation Example 2 were substantially the same as those according to Preparation Example 1.

도 6a는 제조예 1에 따라 제조된 회절 소자의 가시광선 영역의 입사광에 대한 회절 효율을 나타낸 그래프이고, 도 6b는 406㎚의 입사광에서의 회절차수에 따른 회절 효율을 나타낸 그래프이다. 도 7은 제조예 2에 따라 제조된 회절 소자의 가시광선 영역의 입사광에 대한 회절 효율을 나타낸 그래프이다.6A is a graph showing diffraction efficiency with respect to incident light in a visible light region of a diffraction element manufactured according to Preparation Example 1, and FIG. 6B is a graph showing diffraction efficiency according to diffraction orders at incident light of 406 nm. 7 is a graph illustrating diffraction efficiency with respect to incident light in a visible light region of a diffraction element manufactured according to Preparation Example 2. FIG.

도 6a, 도 6b 및 도 7을 참조하면, 반사면을 구비하지 않은 V형 소자 그루브들을 갖는 회절 소자(제조예 2, 도 7)는 400 ~ 450nm의 파장 범위에서± 4차 회절광의 회절 효율이 높고, 500 ~ 600nm의 파장 범위에서는 ± 3차 회절광의 회절 효율이 높은 것을 알 수 있다.6A, 6B, and 7, the diffraction element having V-type element grooves without a reflecting surface (Examples 2 and 7) has a diffraction efficiency of ± 4th order diffracted light in a wavelength range of 400 to 450 nm. It can be seen that the diffraction efficiency of the ± 3rd order diffracted light is high in the wavelength range of 500 to 600 nm.

반면, 반사면을 구비하는 V형 소자 그루브들을 갖는 회절 소자(제조예 1, 도 6a, 도 6b)는 400 ~ 450nm의 파장 범위 특히, 406nm에서 -4차와 -10차 회절 광의 회절 효율이 높은 것을 알 수 있다. 이와 더불어서, 400 ~ 700nm의 파장 범위에서 -6차 내지 -10차와 같이 고차 회절광이 생성되는 것을 알 수 있다.On the other hand, the diffraction element having V-shaped element grooves having a reflecting surface (Manufacturing Examples 1, 6A, 6B) has a high diffraction efficiency of -4th and -10th diffraction light in the wavelength range of 400 to 450 nm, particularly at 406 nm. It can be seen that. In addition, it can be seen that high-order diffracted light is generated in the wavelength range of 400 to 700 nm, such as -6th to -10th order.

이로부터, 본 발명의 회절 소자 즉, 측벽들 중 일측에는 반사면을 구비하고 타측에는 굴절면을 구비하는 V형 소자 그루브들을 갖는 회절 소자는 가시광선 영역에서 고차 회절광을 생성할 수 있음을 알 수 있다. 상기 수학식 1을 참조하여 설명한 바와 같이, 회절광의 회절 차수가 높아질 수록 회절 소자의 분해능력은 향상 될 수 있다.From this, it can be seen that the diffractive element of the present invention, that is, a diffractive element having V-shaped element grooves having a reflective surface on one side and a refractive surface on the other side, can generate higher-order diffracted light in the visible region. have. As described with reference to Equation 1, as the diffraction order of the diffracted light increases, the resolution of the diffractive element may be improved.

도 8a 및 도 8b는 제조예 1에 따른 회절 소자에 406nm의 광을 입사시켰을 때 얻어진 회절광을 촬영한 사진들이다.8A and 8B are photographs photographing diffracted light obtained when incident light of 406 nm is incident on a diffraction element according to Preparation Example 1. FIG.

도 8a 및 도 8b를 참조하면, 0 ~ -6차, -10차 회절광을 얻을 수 있음을 알 수 있다. 이와 더불어서, -4차 회절광의 효율은 33.1%였으며, -10차 회절광의 효율은 25.5%였다.8A and 8B, it can be seen that 0 to -6th order and -10th order diffracted light can be obtained. In addition, the efficiency of -4th order diffracted light was 33.1%, and the efficiency of -10th order diffracted light was 25.5%.

이상 본 발명을 바람직한 특정 실시예를 참조하여 설명했지만, 본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.While the invention has been described above with reference to specific preferred embodiments, it is intended that the specific modifications and variations of the invention fall within the scope of the invention and the specific scope of the invention will be apparent from the appended claims.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 회절소자를 나타낸 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a diffraction element according to an embodiment of the present invention.

도 2a 내지 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 회절소자를 투과한 광의 회절차수를 나타내는 단면도들이다.2A to 2B are cross-sectional views illustrating diffraction orders of light transmitted through a diffraction element according to an embodiment of the present invention.

도 3은 종래 회절 소자를 투과한 광의 회절차수를 나타낸 단면도이다.3 is a cross-sectional view showing a diffraction order of light transmitted through a conventional diffraction element.

도 4a 내지 도 4g는 본 발명의 일 실시예에 따른 회절 소자의 제조방법을 나타낸 단면도들이다.4A to 4G are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a diffraction element according to an embodiment of the present invention.

도 5a는 제조예 1에 따라 제조된 주형 그루브들이 형성된 실리콘 기판의 표면을 촬영한 SEM(Scanning Electron Microscope) 사진이다.5A is a scanning electron microscope (SEM) photograph of the surface of a silicon substrate on which mold grooves prepared according to Preparation Example 1 are formed.

도 5b는 제조예 1에 따라 제조된 회절소자의 단면을 촬영한 SEM 사진이다.5B is a SEM photograph of a cross section of a diffraction element manufactured according to Preparation Example 1. FIG.

도 6a는 제조예 1에 따라 제조된 회절 소자의 가시광선 영역의 입사광에 대한 회절 효율을 나타낸 그래프이다.6A is a graph showing diffraction efficiency with respect to incident light in a visible light region of a diffraction element manufactured according to Preparation Example 1. FIG.

도 6b는 406㎚의 입사광에서의 회절차수에 따른 회절 효율을 나타낸 그래프이다. 6B is a graph showing diffraction efficiency according to diffraction orders in incident light at 406 nm.

도 7은 제조예 2에 따라 제조된 회절 소자의 가시광선 영역의 입사광에 대한 회절 효율을 나타낸 그래프이다.7 is a graph illustrating diffraction efficiency with respect to incident light in a visible light region of a diffraction element manufactured according to Preparation Example 2. FIG.

도 8a 및 도 8b는 제조예 1에 따른 회절 소자에 406nm의 광을 입사시켰을 때 얻어진 회절광을 촬영한 사진들이다.8A and 8B are photographs photographing diffracted light obtained when incident light of 406 nm is incident on a diffraction element according to Preparation Example 1. FIG.

Claims (10)

광투과성 바디; 및Light transmissive body; And 상기 광투과성 바디 내에 형성되고 반사면과 굴절면을 구비하는 V형 그루브를 포함하는 회절 소자.And a V-shaped groove formed in the light transmissive body and having a reflective surface and a refractive surface. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 반사면은 상기 V형 그루브의 일측벽 상에 형성된 반사막인 회절 소자.And the reflective surface is a reflective film formed on one side wall of the V-shaped groove. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 반사막은 알루미늄막인 회절 소자.The reflective film is an aluminum film. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 반사면이 상기 V형 그루브의 입구면과 이루는 각은 40 내지 70°인 회절 소자.And an angle between the reflection surface and the entrance surface of the V-groove is 40 to 70 °. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 반사면이 상기 V형 그루브의 입구면과 이루는 각은 50 내지 60°인 회절 소자.And an angle between the reflective surface and the inlet surface of the V-shaped groove is 50 to 60 °. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 광투과성 바디는 유리 또는 광투과성 수지인 회절 소자.The light transmissive body is glass or light transmissive resin. V형 그루브를 포함하는 광투과성 바디를 제공하는 단계; 및Providing a light transmissive body comprising a V-groove; And 상기 V형 그루브의 일측벽 상에 선택적으로 반사막을 형성하는 단계를 포함하는 회절 소자 제조방법.And selectively forming a reflective film on one side wall of the V-shaped groove. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 V형 그루브를 포함하는 광투과성 바디를 제공하는 단계는Providing a light transmissive body comprising the V-shaped groove 주형 그루브를 포함하는 주형 기판을 제공하는 단계, 상기 주형 기판 상에 광투과성 수지를 도포하는 단계, 및 도포된 광투과성 수지를 가압하는 단계를 포함하는 회절 소자 제조방법.A method of manufacturing a diffraction element comprising the steps of providing a mold substrate comprising a mold groove, applying a light transmissive resin on the mold substrate, and pressing the applied light transmissive resin. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 주형 기판을 제공하는 단계는 Providing the template substrate (100) 면을 갖는 실리콘 기판 상에 마스크 패턴을 형성하는 단계, 및 상기 마스크 패턴을 식각 마스크로 하여 상기 실리콘 기판의 (111)면을 선택적으로 식각하는 단계를 포함하는 회절 소자 제조방법.Forming a mask pattern on the silicon substrate having a (100) plane, and selectively etching the (111) plane of the silicon substrate using the mask pattern as an etch mask. 제9항에 있어서,10. The method of claim 9, 상기 실리콘 기판의 (111)면을 선택적으로 식각하는 단계는 EDP(Ethylenediamine Pyrocatechol Water), TMAH(Tetramethyl Ammonium Hydroxide), 또는 KOH(Potassium Hydroxide)을 사용하여 수행하는 회절 소자 제조방법.The step of selectively etching the (111) surface of the silicon substrate is a diffraction device manufacturing method performed using Ethylenediamine Pyrocatechol Water (EDP), Tetramethyl Ammonium Hydroxide (TMAH), or Potassium Hydroxide (KOH).
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Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6247005A (en) * 1985-08-26 1987-02-28 Sumitomo Electric Ind Ltd Wavelength multiplexing and demultiplexing diffraction grating
JP2001264884A (en) * 2000-03-22 2001-09-26 Victor Co Of Japan Ltd Screen for rear projector
KR20050087123A (en) * 2004-02-25 2005-08-31 엘지전자 주식회사 Diffractive optical element
JP4747627B2 (en) * 2004-07-23 2011-08-17 日立化成工業株式会社 Diffraction type condensing film and surface light source device using the same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101843401B1 (en) * 2017-12-22 2018-03-29 (주)코원티엔에스 A spacer for camera lens with reduced flare phenomenon and manufacturing method thereof

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