TWI244560B - Diffraction grating and uses of a diffraction grating - Google Patents

Description

1244560 、發明說明（3) 光柵特別應用之面對入鼾氺击 域中。姓I ^ ^ 射先束的板條側邊位於刻痕角度區 域中…果，反射效率額外地增加。 由，繞射光栅包括石英玻璃或石夕。該物質可夢 ΐ 刻（RIBE)或反應離子㈣（rie)而發生作曰 ^?里以全息攝影術依據本發明來製造繞射έ士 j二^夕之結晶物質被使用1還可以獲得運作=之 夂方式針對晶體之晶體指向來校準晶體表面： :姑由咬之向異性化學餘刻。該特許方向可被開發，如 依據申請專利範圍4之傾斜板條的製造。 可替代是，繞射光柵可包括攙雜石英。該物質因 膨脹特性的優點而適合被使用。 〃 依據替代實例’若繞射光柵包括介質層系、统，則 ^以增加繞射光栅之反射效率的附加外層可被分配二方 式被挑選。 、再者，層系統可包括複數個氧化鋁（高折射率）及氟 ^ (低折射率）或氟化鑭（高折射率）及氟化鎂（低折射 相互接續層。此類之替代層系統極適合製造用於 長的高反射層。 、 ^ 若繞射光栅包括可增加反射率的外層，則當做介質声 ^統之支架的執行可依序被分配，其中高反射率仍缺可& ^成。允許具有反射層之接續外層之光學應用的案^ 襄造繞射光柵的更公道價格可以此方式被達成。 較佳的外層係為鋁外層。此類外層相當便宜 度可達成的反射率。 現回

第7頁 1244560 五、發明說明（4) 本發明更進一步的目標 的應用，其中繞射光栅的描 上。該目標藉由下列較佳應 繞射光栅的較佳應用係 栅。該光學安置中，由於被 固定的光波長，所以光束的 學安置之設計中並無變異幅 具有TM極性之繞射光栅的反 方向"及”光波lf的參數而定 較佳的是，繞射光栅被 由於如UV範圍中的小光波， 數之繞射光栅的間隔可符合 射光栅的要求。 繞射光柵應用的優點係 毫微米。該UV光源特別被用 造的投射平版印刷術。由於 帶及有效的波長係針對該投 繞射光栅之進一步較佳 的相位光栅。由於依據本發 應用，所以高光柵效率係同 本發明的實施例將以附 第一圖顯示通過反射繞 面運作於右角至反射繞射光 死/成為板條·， 係指出依據本發明之繞射光柵 述優點係被套用於良好的應用 用而被達成。 為Littrow配置中的反射光 給予之與製造相關光栅常數及 入射方向亦被固定。因此，光 度’所以完整應用的優點係為 射效率並不決定性地視”入射 用於光波的第三階數。特別是 因為苐三階數中，大於第一階 繞射條件，所以可縮減製造繞 為UV光之繞射的波長小於25〇 於晶片製造中之半導體結構製 依據本發明的繞射光栅，窄頻 射光源被挑選。 應用係做為干涉長度測量期間 明之繞射光栅應用所確認的該 樣被需要。 圖被詳細解釋如下，其中 射光栅詳圖的區段，其中切斷 柵的繞射結構中央平面，其被

第8頁 1244560 五、發明說明（6) " " 一" 下將纣淪之破給予於第一圖的案例中，該寬度0為2 9 7毫微 米。

Li ttrow配置中，反射繞射光栅1的作用如下： 一反射繞射光栅1係就被光源發出之平行入射光束（無圖 示）而被安置，且光束8, 、8，，、8,，，係被第一圖之案例顯 不，板條3之中央平面7具有入射光束8、9之77度的 Littrow角g度<9，其可針對特定寬度d及光波長193 35毫微 米而被獲得於第三階數。特定光波長係為氟化氬激態雷 射。在此’入射光束8、9可被極化垂直於板條3之延伸方 向（TM極化、光波8,），及與板條3之延伸方向平行（TE極 化、光波8 、8 ’ ’ ’），如第一圖概略顯示者。 由於被選定之繞射光栅的間隙，針對被反射回到入射 ^向之特定波長之光束丨〇、丨丨的繞射條件，也就是建構第 二1¾數干擾的條件係被滿足。因此，反射繞射光栅1可對 具有光波長193.35毫微米之入射光束8、9起作用，如可反 射第二繞射階數中之入射光束89回至它們本身。 反射繞射光柵之效率可針對上述情況被計算做為板條 寬度w的各種板條高度d。 顯不於第二圖中之TE極化（薄實線）&TM極化（厚實線） 及用於TM極化之吸收曲線（具有方塊的厚實線）及用於TE極 化之吸收曲線（具有交叉薄實線），則針對2 5 〇毫微米之板 條高度D ’可獲得近似3及5〇之間範圍的板條寬度。針對具 有近似16毫微米之板條寬度w之TE極化，可獲得大於95 % 的最大反射效率。針對具有近似9及35毫微米之間範圍之

第10頁 1244560 五、發明說明⑺ 職 ' 板條寬度，該極化的反射效率大於8 〇 % 。針對具有近似8 及1 5毫微米之間範圍之板條寬度的TM極化，可獲得最大的 反射效率大於8 〇 % 。針對具有近似5及3 2毫微米之間範圍 之板條寬度的TM極化，可獲得最大的反射效率大於6〇 % 。 在敛述之該高反射效率的範圍中，發射光波的吸收一直小 於30 % ，TE極化案例中甚至小於1 〇 % 。 做為板條寬度w之函數的相似效率理論上係以2 7 〇毫微 米的板條高度D、30 0毫微米的光栅常數d及75度Li ttrow角 度而被獲得。第三圖中，各種極化之反射效率及吸收的標 繪圖形（如用於第二圖之相似線選擇），係針對具有鋁板條 之光柵，被顯示近似2及50毫微米之間的板條寬度範圍及 該板條高度D。針對3及20毫微米之間的板條寬度…範圍中 之TE極化，被獲得近似90%之反射效率的最大水平。該反 射效率係用於大於60 %之該極化達到近似2〇毫微米的板條 寬度w。針對具有近似4及40毫微米之間範圍之板條宽度 收值係類似第二圖所述者。 第一圖之反射繞射光柵1的方式之後，反射繞射光栅 的製造可澄清被呈現於第四圖至6的製造階段。針對該圖 形被挑選的切斷平面係類似第一圖者。 、第一製造步驟中，石英玻璃的光柵侧邊丨3係被覆蓋一 個感光抗蝕膜幕罩1 2，其被全息術曝光並接著被顯影。第 四圖顯不一個感光杬蝕膜幕罩丨2之顯影期間之該結構的橫 斷面圖。第四圖之最上面一條曲線，係表示未被顯影的感

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2 = 212 ’其平面與光柵側邊13平行。顯影期間， 第四圖之感光抗餘膜幕罩！ 4之影像中央及側邊仍有剩餘 者，而感光抗蝕膜被完全移除於幕罩14之間。第四圖所示 之個別曲、線，係指出時間連續點處該感光抗蝕膜移除期間 之感光抗蝕膜的瞬間高度。感光抗蝕膜幕罩14已依據被曝 光設定之產生繞射結構之295· 8毫微米預期間隙的相互間、

第二製造步驟中，第一步驟中獲得之結構係受到四氟 化碳的反應離子束蝕刻。第五圖顯示該處理期間之光栅侧 邊13與感光抗蝕膜幕罩14的橫斷面時間圖。感光抗蝕膜幕 罩1 4及光柵側邊1 3均被移除於垂直特許方向之層中，直到 被測量自感光抗蝕膜幕罩12之最初表面之接近55〇毫微米 的餘刻深度被獲得於光柵侧邊1 3中。該狀態被呈現於第/五 圖中最下面的一條曲線。 最後製造步驟中’剩餘感光抗餘膜板條1 4係被移除。 如第六圖所示之，此產生圖1之反射繞射光柵1方式後的反 射繞射光柵。

反射繞射光栅1的替代實施例係被產生於第七至第九 圖。匹配這些已被描述之成份係被提供以1 〇 〇增加的參考 數字，且不被再次詳細解釋。 第七圖之反射繞射光柵101包括一個鋁層115。後者具 有一個近似2 0毫微米的厚度。其以特許方向之覆蓋技術針 對具有鋁層11 5之反射繞射光栅1 0 1之覆蓋而被挑選，所以 支架1 0 2及板條1 〇 3的表面，但非板條1 〇 3的側邊1 0 5、1 〇 6

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。以而可替代是，板條的侧邊亦可以類似方式被反 地覆蓋。銘層Π5具有一個幾乎1〇〇 %的反射率。 針對製造反射繞射光柵1之被顯示於第四及五圖的處 中驟了被特疋變化以調整板條3的侧邊陡度。此方式 ’可製造被顯示於第八圖之具有板條2〇3之反射繞射光 拇201 ’其側邊205、20 6並不垂直於基底區域203，但包括 ^9 0度之角度α使板條2〇3於其基底較其尖端更厚。例 α ’為了增加反射繞射光栅2〇1的效率，侧邊20 5、20 6的 2斜可使其對應反射繞射光栅2 0 1之對應應用的刻痕角 X °上述之Li ttrow配置的案例中，侧邊傾斜角度α可具 有以下值a = 1 8 0度一0。此例中，侧邊傾斜角度應滿 足以下關係：90度< α <1〇5度。因此，整體而言，上定 義觀點中，板條2〇3亦很，，窄”。 顯示於第九圖之反射繞 至第六圖所描述之製造處理 303之中央平面30 7係傾斜於 底區域304之中央平面307的 也就是說，其具有滿足以下 度<〇<0+2〇 度。 射光柵301中，藉由結合第四 之特許方向的對應選擇，板條 支架的基底區域3 04。包括基 較小角度Φ係最多相差2 0度， 對Li tt row角度的關係：0 一2〇 反射繞射光栅301中，如第九圖之入射光波308所指 示，係被Littrow配置運作，入射光波308以幾乎垂直板條 3〇3之中央平面30 7來撞擊光柵301。 反射繞射光拇1至301的應用不限於上述的Littrow配 薏。其他應用，如刻痕光柵（入射角不等於反射角）係可理

1244560 五、發明說明（10) 解的，於是，在此中央平面7至30 7或侧邊5至3〇5 ; 6至306 之傾斜亦被挑選。 具有上述繞射結構的光柵於干涉長度測量期間亦被當 做相位光柵。 除石英玻璃之外，如矽或攙雜石英之各向異性物質或 其他介電層系統亦可被當做支架物質。例如，介電層系統 可為氧化紹（高折射率）及氟化鎂（低折射率）或 折料）及氣化鎮（低折射率）之替代接續層，Y中 物質之雙層係被使用。介電層系統之各層的層 選使反射繞射光柵於波長應用中達成最適。θ厚度係被挑 視被使用的支架物質而定，其可被當做上述反應離子 束钱刻、反應離子蝕刻、離子束蝕刻（Ι ΒΕ，較佳與介電層 系統結合）或各向異性化學蝕刻（如以κ〇Η，較佳用於如結曰 晶石夕的各向異性物質）的替代物。

第14頁 『1244560 圖式簡單說明 1、 1 0 1、2 0 1、3 0 1 :反射繞射光栅 2、 1 0 2 :支架 3、 103、20 3、303 :板條 4、 304 ··基底區域 5 、 6 ^ 105 ^ 106 ^ 205 > 206 '305 '306 ：側邊 7、 30 7 :中央平面 8、 9 :入射光束

8’ 、8’ ’ 、8’ ’ ’ 、10、1 1 :光束 12、14 :感光抗蝕膜幕罩 I 3 :光栅側邊 II 5 ·•鋁層

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Claims (1)

1244560 修正 案號 90110863 六、申請專利範圍 在於該繞射光柵係包括介電層系統。 8 ·依據申請專利範圍第7項之使用繞射光栅的方法，其特徵 在於為該介電層系統包括複數個氧化鋁及氟化鎂的相互接 續層。 9 ·依據申請專利範圍第7項之使用繞射光栅的方法，其特徵 在於該介電層系統包括複數個氟化鑭及氟化鎂的相互接續 層。 I 0 ·依據申請專利範圍第1項之使用繞射光栅的方法，其特 徵在於該繞射光栅係包括一個增加反射率的外層（i丨5)。 II ·依據申請專利範圍第1 0項之使用繞射光柵的方法，其特 徵在於該外層（11 5 )係為鋁外層。 1 2 ·依據申請專利範圍第1項之使用繞射光柵的方法，係為 較高於入射光波長的第一階數。 1 3 ·依據申請專利範圍第丨項之使用繞射光柵的方法，係針 對具有小於2 5 0毫微米之波長之UV光（8 ; 9 ; 3 08 )的繞射。 1 4·依據申請專利範圍第丨項之使用繞射光柵的方法，係為 干涉長度測量期間的相位光栅。 1 5 ·依據申請專利範圍第1項之使用繞射光柵的方法，其中 該板條（3; 1〇3; 203; 303)的寬度w，係位於20毫微米及6〇 毫微米之間。 ^6·依據申請專利範圍第15項之使用繞射光栅的方法，其中 ^板條（3; 1〇3; 203; 303)的寬度w，係位於5〇毫微米區域 1 7 ·依據申請專利範圍第2項之使用繞射光栅的方法，其中 第17頁 20〇2·12·〇4·〇ι6 1244560 修正 案號 90110863 六、申請專利範圍 該板條（3 ; 1 0 3 ; 2 0 3 ; 3 0 3 )之該高度D係位於2 0 0毫微米及 6 0 0毫微米之間。 1 8.依據申請專利範圍第1 2項之使用繞射光柵的方法，其中 較高於第一階數者包含入射光波長的第三階數。

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