DE102011119352B4

DE102011119352B4 - Vorrichtung und Verfahren zum Schutz einer optischen Oberfläche

Info

Publication number: DE102011119352B4
Application number: DE102011119352.2A
Authority: DE
Inventors: Steven H. Black; Thomas A. Kocian; Buu Q. Diep
Original assignee: Raytheon Co
Current assignee: Raytheon Co
Priority date: 2010-11-24
Filing date: 2011-11-23
Publication date: 2020-10-01
Anticipated expiration: 2031-11-24
Also published as: TW201232020A; IL216604A0; JP2012113306A; DE102011119352A1; US9022584B2; TWI526710B; IL216604A; FR2967789A1; FR2967789B1; US20120127579A1

Abstract

Vorrichtung mit
mehreren optischen Bauteilen (100; 200; 300), die mit einem Substrat (102) verbunden sind,
einer Schutzschicht (104, 108; 204; 304) mit mehreren darin angeordneten Vertiefungen (110; 210; 310), wobei die Vertiefungen (110; 210; 310) jeweils außerhalb von einem der mehreren mit dem Substrat (102) verbundenen optischen Bauteile (100; 200; 300) und in einem optischen Pfad des jeweiligen einen der mehreren mit dem Substrat (102) verbundenen optischen Bauteile (100; 200; 300) angeordnet sind, und
einer Antireflexionsschicht (106; 206; 306), die in jeder der mehreren Vertiefungen (110; 210; 310) in der Schutzschicht (104, 108; 204; 304) angeordnet ist, wobei die Antireflexionsschicht (106; 206; 306) so beschaffen ist, dass sie einen darauf auftreffenden Lichtstrahl (112) empfängt, die Reflexion des Lichtstrahls (112) minimiert, die Charakteristik des empfangenen Lichtstrahls (112) modifiziert und einen modifizierten Lichtstrahl (112) in die Schutzschicht (104, 108; 204; 304) zu dem jeweiligen einen der mehreren optischen Bauteile (100; 200; 300) durchlässt.

Description

HINTERGRUND
Optische Beschichtungen können für bestimmte optische Bauteile aus verschiedenen Gründen verwendet werden. Bestimmte optische Beschichtungen umfassen eine oder mehrere Materialschichten, die auf einer Oberfläche wie etwa einer Linse oder einem Spiegel gebildet sind und die die Art und Weise ändern können, wie die Oberfläche Licht reflektiert oder durchlässt. Eine Art von optischer Beschichtung ist eine Antireflexionsbeschichtung, die bestimmte Reflexionen von den Oberflächen optischer Elemente wie etwa Brillengläsern und fotografischen Objektiven verringern kann. Eine andere Art von optischer Beschichtung ist eine stark reflektierende Beschichtung, die zum Beispiel zur Herstellung von Spiegeln verwendet werden kann. Bestimmte optische Beschichtungen können eine starke Reflexion über einen Bereich von Wellenlängen und eine Antireflexionswirkung über einen anderen Bereich von Wellenlängen aufweisen.
DE 101 04 715 A1 betrifft ein herkömmliches optisches Bauelement mit einem Diodenkörper mit innen liegender Antireflexionsschicht zur Verhinderung von Resonanzen zwischen der Unterseite des Diodenkörpers und der Oberseite eines Substrats.
ZUSAMMENFASSUNG
Nach einer Ausführungsform umfasst ein Verfahren das Empfangen eines Lichtstrahls auf einer Antireflexionsschicht aus optisch durchlässigem Material. Die Antireflexionsschicht weist eine Außenfläche auf, die in einer Vertiefung einer Schutzschicht aus optisch durchlässigem Material angeordnet ist, so dass die Außenfläche durch die Vertiefung und die Schutzschicht vor Berührung geschützt ist. Die Außenfläche ist weiter entlang eines optischen Pfads eines optischen Bauteils angeordnet, das außerhalb von der Außenfläche angeordnet ist. Die Antireflexionsschicht weist eine durchschnittliche Querschnittsdicke auf, die geringer ist als die durchschnittliche Querschnittsdicke der Schutzschicht. Das Verfahren umfasst weiter das Modulieren des Lichtstrahls mit der Antireflexionsschicht.
Besondere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können einen oder mehrere technische Vorteile bieten. Zum Beispiel werden ein System zum Schutz einer optischen Beschichtung und ein Verfahren zur Bildung desselben bereitgestellt. Bestimmte Ausführungsformen können die Gefahr der Beschädigung einer optischen Beschichtung verringern, indem die Beschichtung in einer Vertiefung angeordnet wird.
Zusätzlich können bestimmte Ausführungsformen optische Beschichtungen in einer Weise schützen, die die Lichtstrahlen fokussiert oder anderweitig lenkt, was die Präzision erhöhen und die optischen Systeme vereinfachen kann. Bestimmte Ausführungsformen können alle, einige oder keinen dieser Vorteile bieten. Bestimmte Ausführungsformen können einen oder mehrere andere Vorteile bieten, von denen einer oder mehrere für den Fachmann aus den Zeichnungen, Beschreibungen und anliegenden Ansprüchen ersichtlich sein können.
Figurenliste
Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung und ihrer Vorteile wird auf die nachfolgende Beschreibung in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen verwiesen.

1A bis 1C zeigen Querschnitte mehrerer optischer Bauteile in verschiedenen Phasen der Herstellung nach einer beispielhaften Ausführungsform.
2 zeigt einen Querschnitt von optischen Bauteilen nach dem Bilden von im Wesentlichen ebenen Vertiefungen nach einer alternativen Ausführungsform.
3 zeigt einen Querschnitt von optischen Bauteilen nach dem Bilden von im Wesentlichen nicht ebenen Vertiefungen nach einer alternativen Ausführungsform.
4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Schutz einer lichtdurchlässigen Schicht nach einer Ausführungsform.

BESCHREIBUNG DER BEISPIELHAFTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Verschiedene beispielhafte Ausführungsformen, die hierin offengelegt sind, werden im Kontext einer oder mehrerer lichtdurchlässiger Schichten erläutert, die auf einer Oberfläche eines optischen Bauteils gebildet werden. Bestimmte optische Bauteile können in der Lage sein, mit den auf sie auftreffenden Lichtstrahlen zu interagieren und/oder Lichtstrahlen zu erzeugen. Lichtdurchlässige Schichten können für bestimmte optische Bauteile aus verschiedenen Gründen verwendet werden. Bestimmte lichtdurchlässige Schichten können zum Beispiel verwendet werden, um optische Bauteile in einer schützenden Höhlung einzuschließen. Darüber hinaus können bestimmte lichtdurchlässige Schichten so beschaffen sein, dass sie Lichtstrahlen fokussieren, filtern, reflektieren, brechen, lenken und/oder auf andere Weise modulieren, was in bestimmten Fällen die Präzision erhöhen und die optischen Systeme für bestimmte optische Bauteile vereinfachen kann. Bestimmte lichtdurchlässige Schichten können aus dünnem Material gebildet werden, dass bei Berührung durch Maschinen beschädigt werden kann. Bestimmte hierin offengelegte Ausführungsformen können die Gefahr der Beschädigung einer oder mehrerer lichtdurchlässiger Schichten durch Verwendung bestimmter Materialien für die lichtdurchlässige(n) Schicht(en) und/oder durch Anordnen der Schicht(en) in einer schützenden Vertiefung verringern, wie nachstehend beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist in keiner Weise auf die beispielhaften Ausführungsformen, Zeichnungen und nachstehend beschriebenen Verfahren beschränkt. Die Zeichnungen sind nicht unbedingt maßstabsgerecht.
Beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden durch Bezugnahme auf 1 bis 4 der Zeichnungen besser verständlich, wobei gleiche Bezugszeichen für gleiche und entsprechende Teile in den verschiedenen Zeichnungen verwendet werden.
1A bis 1C zeigen Querschnitte mehrerer optischer Bauteile 100 in verschiedenen Phasen der Herstellung nach einer beispielhaften Ausführungsform. Wie in 1A gezeigt, kann jedes optische Bauteil 100 auf einem Substrat 102 gebildet werden. Eine erste lichtdurchlässige Schicht 104 kann außerhalb von den optischen Bauteilen 100 gebildet werden. Eine zweite lichtdurchlässige Schicht 106 kann außerhalb von der ersten lichtdurchlässigen Schicht 104 gebildet werden. In bestimmten Ausführungsformen können die erste lichtdurchlässige Schicht 104 und/oder die zweite lichtdurchlässige Schicht 106 empfindlich für Beschädigungen durch Berührung (z.B. durch automatische Maschinen zur Handhabung von Wafern) sein. In bestimmten Anwendungen können Fehler mit einer Breite von 25 µm oder mehr in der ersten und/oder der zweiten lichtdurchlässigen Schicht 104 bzw. 106 zu inakzeptablen optischen Artefakten führen, die die Ausbeute verringern können. In anderen Anwendungen können Fehler mit einer Breite von 5 µm oder mehr in der ersten und/oder der zweiten lichtdurchlässigen Schicht 104 bzw. 106 zu inakzeptablen optischen Artefakten führen, die die Ausbeute verringern können. Verschiedene Ausführungsformen können den Schutz der lichtdurchlässigen Schichten 104 und/oder 106 gegen inakzeptable optische Artefakte ermöglichen.
Die optischen Bauteile 100 können beliebige elektrooptische Bauteile sein, die in der Lage sind, mit den auf sie auftreffenden Lichtstrahlen zu interagieren und/oder Lichtstrahlen zu erzeugen. Wie in 1C gezeigt, können bestimmte optische Bauteile 100 zum Beispiel in der Lage sein, die Lichtstrahlen 112 zu erfassen und/oder zu modulieren, die sich durch die lichtdurchlässigen Schichten 104 und/oder 106 zu den optischen Bauteilen 100 ausbreiten. Zusätzlich oder alternativ können bestimmte optische Bauteile 100 in der Lage sein, Lichtstrahlen 112 zu erzeugen, die von den optischen Bauteilen 100 ausgehen und sich von den optischen Bauteilen 100 ausgehend durch die lichtdurchlässigen Schichten 104 und/oder 106 ausbreiten. Bestimmte optische Bauteile 100 können ein Infrarotdetektor sein, der in der Lage ist, die Lichtstrahlen 112 zu empfangen und elektrische Signale zu erzeugen und/oder auf diese zu reagieren. Bestimmte andere optische Bauteile 100 können eine Infrarot-Laserdiode sein, die in der Lage ist, infrarote Lichtstrahlen 112 zu erzeugen. In bestimmten Ausführungsformen wird jedes optische Bauteil 100 unter Verwendung von Bearbeitungsverfahren auf Wafer-Ebene gebildet und gepackt; es kann jedoch jede geeignete Bearbeitung verwendet werden, einschließlich zum Beispiel Bearbeitungsverfahren, die das Bilden und/oder Packen der Bauteile 100 auf Chip-Ebene umfassen.
Das Substrat 102 kann eine oder mehrere Schichten aus Silizium (Si), Germanium (Ge), Cadmiumtellurid (CdTe), Cadmiumzinktellurid (CdZnTe), Galliumarsenid (GaAs) und/oder einem beliebigen anderen geeigneten Material oder einer Kombination von Materialien umfassen, auf der bzw. denen die optischen Bauteile 100 und/oder die lichtdurchlässigen Schichten 104 und/oder 106 gebildet werden können. In bestimmten Ausführungsformen kann das Substrat 102 für bestimmte Lichtstrahlen 112 optisch durchlässig sein. In alternativen Ausführungsformen kann das Substrat 102 für bestimmte Lichtstrahlen 112 optisch undurchlässig sein. In einer bestimmten Ausführungsform ist das Substrat 102 ein Wafer, der zum Bilden mehrerer Anordnungen von optischen Bauteilen 100 verwendet wird, die bei der Verarbeitung voneinander getrennt werden können.
Die erste lichtdurchlässige Schicht 104 kann eine Schicht oder eine Kombination von Schichten umfassen, die in der Lage ist, auf sie auftreffende Lichtstrahlen 112 zu empfangen und mindestens einen Teil dieser Lichtstrahlen 112 zu den optischen Bauteilen 100 hin und/oder von diesen weg zu übertragen. Wie in 1A bis 1C gezeigt, kann die lichtdurchlässige Schicht 104 zum Beispiel einen Stapel von zwei oder mehr Schichten 104a und 104b umfassen, die im Wesentlichen unterschiedliche Dicken im Verhältnis zueinander aufweisen können. In bestimmten Ausführungsformen kann die Schicht 104b Antireflexionseigenschaften aufweisen. Die erste lichtdurchlässige Schicht 104 kann mindestens teilweise eine Höhlung definieren, die alle oder einen Teil eines oder mehrerer entsprechender optischer Bauteile 100 umschließt.
In bestimmten Ausführungsformen kann die erste lichtdurchlässige Schicht 104 einen Teil eines Substrats umfassen oder bilden, das mit dem Substrat 102 verbunden ist, so dass die optischen Bauteile 100 zwischen zwei Substraten angeordnet sind. Die erste lichtdurchlässige Schicht 104 kann zum Beispiel ein Wafer aus Silizium (Si), Germanium (Ge) und/oder einem anderen geeigneten Material sein, das in der Lage ist, die Lichtstrahlen 112 zu übertragen.
Eine oder mehr Abstandsschichten 103 können einen Aufbau darstellen, auf dem die erste lichtdurchlässige Schicht 104 und/oder die zweite lichtdurchlässige Schicht 106 gebildet oder befestigt werden können. Wie beispielhaft in 1A bis 1C gezeigt, können die Abstandsschichten 103 zwischen und in Längsrichtung nach außen von den optischen Bauteilen 100 angeordnet sein. Die Abstandsschichten 103 können so beschaffen sein, dass sie für bestimmte Lichtstrahlen 112 optisch durchlässig und/oder optisch undurchlässig sind. Wenn zum Beispiel ein Teil der Abstandsschichten 103 in dem Pfad der Lichtstrahlen 112 angeordnet ist, kann dieser Teil für bestimmte Lichtstrahlen 112 optisch durchlässig sein und damit die Übertragung der Lichtstrahlen 112 durch die Abstandsschichten 103 zu und/oder von den optischen Bauteilen 100 ermöglichen. Als ein weiteres Beispiel können Teile der Abstandsschichten 103, die außerhalb des Pfads der Lichtstrahlen 112 liegen, entweder optisch durchlässig oder optisch undurchlässig für die Lichtstrahlen 112 sein. In bestimmten Ausführungsformen kann die Abstandsschicht 103 eine Lotdichtung sein.
Die zweite lichtdurchlässige Schicht 106 kann eine Schicht oder eine Kombination von Schichten umfassen, die so beschaffen sind, dass sie darauf auftreffende Lichtstrahlen fokussieren, filtern, reflektieren, brechen, lenken und/oder auf andere Weise modulieren. Die zweite lichtdurchlässige Schicht 106 kann zum Beispiel Lichtstrahlen 112 im Infrarotspektrum selektiv durchlassen, während sie andere Wellenlängen des Lichts ausfiltert; dabei kann jedoch jede geeignete selektive Filterung des Lichts verwendet werden. In bestimmten Ausführungsformen umfasst die zweite lichtdurchlässige Schicht 106 eine Antireflexionsbeschichtung. In verschiedenen Ausführungsformen kann die zweite lichtdurchlässige Schicht 106 eine durchschnittliche Querschnittsdicke aufweisen, die geringer ist als die durchschnittliche Querschnittsdicke der ersten lichtdurchlässigen Schicht 104. Die zweite lichtdurchlässige Schicht 106 kann zum Beispiel eine durchschnittliche Querschnittsdicke aufweisen, die weniger als 10 % der durchschnittlichen Querschnittsdicke der ersten lichtdurchlässigen Schicht 104 beträgt.
Verschiedene Ausführungsformen können die Gefahr einer Beschädigung der zweiten lichtdurchlässigen Schicht 106 durch Härten einer freiliegenden Fläche der lichtdurchlässigen Schicht verringern. Eine Außenfläche der lichtdurchlässigen Schicht 106 kann zum Beispiel durch Aufbringen einer diamantartigen Beschichtung gehärtet werden. Zusätzlich oder alternativ kann die Gefahr einer Beschädigung der zweiten lichtdurchlässigen Schicht 106 durch das Vorsehen mehrerer Vertiefungen 110 und das Anordnen der zweiten lichtdurchlässigen Schicht 106 mindestens teilweise in diesen Vertiefungen 110 verringert werden, wie nachstehend beschrieben.
1B zeigt einen Querschnitt der optischen Bauteile 100 in 1A nach dem Bilden einer schützenden Opferschicht 108 außerhalb von der zweiten lichtdurchlässigen Schicht 106. In diesem Beispiel ist die schützende Opferschicht 108 aus Photoresist oder Polyamid gebildet, aber es kann jedes geeignete Material verwendet werden.
Wie in 1C gezeigt, können Teile der schützenden Opferschicht 108 selektiv entfernt werden, um jeweils außerhalb der elektrooptischen Bauteile die Vertiefungen 110 zu bilden. Das selektive Entfernen der schützenden Opferschicht 108 kann zum Beispiel mit herkömmlichen Strukturierungs- und Ätzverfahren bewerkstelligt werden. In bestimmten Fällen kann dem selektiven Entfernen der schützenden Opferschicht 108 ein Abbeizverfahren folgen, um die schützende Opferschicht 108 und/oder andere Rückstände vollständig zu entfernen, die anderenfalls in den Lichtpfaden zurückbleiben könnten, die von den elektrooptischen Bauteile 100 benutzt werden. Teile der zweiten lichtdurchlässigen Schicht 106, einschließlich der Teile in den Lichtpfaden der Lichtstrahlen 112, können in den Vertiefungen 110 angeordnet werden. Durch Anordnen von Teilen der zweiten lichtdurchlässigen Schicht 106 in den Vertiefungen 110 kann die Gefahr einer Beschädigung der zweiten lichtdurchlässigen Schicht 106 bei der späteren Bearbeitung, Handhabung, Lagerung und/oder im Betrieb verringert werden.
2 zeigt einen Querschnitt der optischen Bauteile 200 nach dem Bilden von im Wesentlichen ebenen Vertiefungen 210 in der ersten lichtdurchlässigen Schicht 204 und nach dem Bilden einer zweiten lichtdurchlässigen Schicht 206 außerhalb von der ersten lichtdurchlässigen Schicht 204, auch in den Vertiefungen 210, nach einer alternativen Ausführungsform. Die optischen Bauteile 200, die erste lichtdurchlässige Schicht 204 und die zweite lichtdurchlässige Schicht 206 können einen bestimmten Aufbau und eine bestimmte Funktion aufweisen, die im Wesentlichen den optischen Bauteilen 100, der ersten lichtdurchlässigen Schicht 104 bzw. der zweiten lichtdurchlässigen Schicht 106 in 1A bis 1C entsprechen. Die Vertiefungen 210 können zum Beispiel durch selektives Entfernen von Teilen der ersten lichtdurchlässigen Schicht 204 mit herkömmlichen Strukturierungs- und Ätzverfahren gebildet werden, es kann jedoch jede geeignete Bearbeitung verwendet werden. Die Vertiefungen 210 sind außerhalb von den optischen Bauteilen 200 in den Lichtpfaden 112 angeordnet, die von den optischen Bauteilen 200 benutzt werden.
Die Teile der zweiten lichtdurchlässigen Schicht 206 in den Lichtpfaden 112 können mindestens teilweise durch die Vertiefungen 210 geschützt werden, wodurch die Gefahr einer Beschädigung dieser Teile der zweiten optisch durchlässigen Schicht 206 verringert wird. Das selektive Entfernen von Teilen der ersten lichtdurchlässigen Schicht 204, im Gegensatz zu einer organischen Opferschicht, kann außerdem die Ausbeute verbessern, indem die Einwirkung organischer Stoffe bei der späteren Bearbeitung, Handhabung, Lagerung und/oder im Betrieb minimiert oder ausgeschaltet wird.
3 zeigt einen Querschnitt der optischen Bauteile 300 nach dem Bilden von im Wesentlichen nicht ebenen Vertiefungen 310 in der ersten lichtdurchlässigen Schicht 304 und nach dem Bilden einer zweiten lichtdurchlässigen Schicht 306 außerhalb von der ersten lichtdurchlässigen Schicht 304, auch in den nicht ebenen Vertiefungen 310, nach einer alternativen Ausführungsform. Die optischen Bauteile 300, die erste lichtdurchlässige Schicht 304 und die zweite lichtdurchlässige Schicht 306 können einen bestimmten Aufbau und eine bestimmte Funktion aufweisen, die im Wesentlichen den optischen Bauteilen 100, der ersten lichtdurchlässigen Schicht 104 bzw. der zweiten lichtdurchlässigen Schicht 106 in 1A bis 1C entsprechen. In bestimmten Ausführungsformen können die nicht ebenen Vertiefungen 310 konkave Fresnel-Flächen umfassen. In alternativen Ausführungsformen können die nicht ebenen Vertiefungen 310 konvexe Fresnel-Flächen umfassen. Die Vertiefungen 310 können zum Beispiel durch selektives Entfernen von Teilen der ersten lichtdurchlässigen Schicht 304 mit maschinellen Strukturierungs- und Ätzverfahren gebildet werden, es kann jedoch jede geeignete Bearbeitung verwendet werden. Die Vertiefungen 310 sind außerhalb von den optischen Bauteilen 300 in den Lichtpfaden angeordnet, die von den optischen Bauteilen 300 benutzt werden.
Die Teile der zweiten lichtdurchlässigen Schicht 306 in den Lichtpfaden 112 können mindestens teilweise durch die Vertiefungen 310 geschützt werden, wodurch die Gefahr einer Beschädigung dieser Teile der zweiten optisch durchlässigen Schicht 306 verringert wird. Das selektive Entfernen von Teilen der ersten lichtdurchlässigen Schicht 304, im Gegensatz zu einer organischen Opferschicht, kann außerdem die Ausbeute verbessern, indem die Einwirkung organischer Stoffe bei der späteren Bearbeitung, Handhabung, Lagerung und/oder im Betrieb minimiert oder ausgeschaltet wird. Darüber hinaus können die nicht ebenen Oberflächen der Vertiefungen 310 verwendet werden, um eine zweite Opferschicht 306 in einer Weise auszubilden, dass die Lichtstrahlen fokussiert oder auf andere Weise gelenkt werden, was die Präzision erhöhen und die optischen Systeme vereinfachen kann.
4 zeigt ein Ablaufdiagramm 400 eines Verfahrens zum Schutz einer oder mehrerer lichtdurchlässiger Schichten nach einer Ausführungsform. In diesem Beispiel wird das Verfahren im Kontext der lichtdurchlässigen Schichten 104 und 106 in 1A bis 1C erläutert; es können jedoch alle geeigneten lichtdurchlässigen Schichten verwendet werden, einschließlich zum Beispiel die in 2 und 3 gezeigten alternativen Ausführungsformen.
In Schritt 402 werden mehrere optische Bauteile 100 auf einem Substrat 102 gebildet oder mit diesem verbunden. In Schritt 404 wird eine erste lichtdurchlässige Schicht 104 auf dem Substrat 102 gebildet oder mit diesem verbunden, so dass die optischen Bauteile 100 zwischen dem Substrat und der ersten lichtdurchlässigen Schicht angeordnet sind. Die erste lichtdurchlässige Schicht 104 kann zum Beispiel einen Teil eines zweiten Substrats umfassen oder bilden, das mit dem Substrat 102 verbunden ist, das zum Bilden der optischen Bauteile 100 verwendet wird, so dass die optischen Bauteile 100 zwischen zwei Substraten (z.B. zwischen zwei Halbleiter-Wafern) angeordnet sind. Als ein weiteres Beispiel kann die erste lichtdurchlässige Schicht 104 außerhalb von dem Substrat 102 mit Halbleiter-Bearbeitungsverfahren gebildet werden.
In Schritt 406 wird eine zweite lichtdurchlässige Schicht 106 außerhalb von oder verbunden mit der ersten lichtdurchlässigen Schicht 104 gebildet. In bestimmten Ausführungsformen kann die zweite lichtdurchlässige Schicht 106 eine oder mehrere Materialschichten umfassen, die gemeinsam so beschaffen sind, dass sie darauf auftreffende Lichtstrahlen fokussieren, filtern, reflektieren, brechen, lenken und/oder auf andere Weise modulieren, was in bestimmten Fällen die Präzision erhöhen und die optischen Systeme für bestimmte optische Bauteile vereinfachen kann. Zusätzlich oder alternativ kann die zweite lichtdurchlässige Schicht 106 eine oder mehrere Antireflexionsschichten umfassen. Mindestens Teile der zweiten lichtdurchlässigen Schicht 106 können in mehreren Vertiefungen 110 angeordnet sein. In bestimmten Ausführungsformen können mindestens Teile jeder Vertiefung 110 außerhalb des entsprechenden optischen Bauteils 110 angeordnet sein. In bestimmten Ausführungsformen können die Vertiefungen 110 in einer schützenden Opferschicht 108 gebildet sein, die außerhalb der ersten und der zweiten lichtdurchlässigen Schicht 104 und 106 angeordnet ist, wie vorstehend beispielhaft anhand von 1C beschrieben. In alternativen Ausführungsformen können die Vertiefungen durch selektives Entfernen von Teilen der ersten lichtdurchlässigen Schicht 204 und/oder 304 gebildet werden, wie vorstehend beispielhaft anhand von 2 und 3 beschrieben.
Die mehreren optischen Bauteile 100 und die erste und/oder zweite lichtdurchlässige Schicht 104 und 106 können so beschaffen sein, dass die Lichtstrahlen 112 durch die erste und/oder zweite lichtdurchlässige Schicht 104 und 106 zu und/oder von den mehreren optischen Bauteilen 100 durchgelassen werden. Die zweite lichtdurchlässige Schicht 106 kann zum Beispiel Lichtstrahlen 112 im Infrarotspektrum selektiv durchlassen, die dann durch die erste lichtdurchlässige Schicht 104 zu den optischen Bauteilen 100 übertragen werden. Als ein weiteres Beispiel können die von den optischen Bauteilen 100 ausgehenden und/oder reflektierten Lichtstrahlen 112 durch die erste und/oder zweite lichtdurchlässige Schicht 104 und 106 in einer Richtung weg von den optischen Bauteilen 100 übertragen werden. In verschiedenen Ausführungsformen kann die zweite lichtdurchlässige Schicht 106, 206 oder 306 eine durchschnittliche Querschnittsdicke aufweisen, die geringer ist als die durchschnittliche Querschnittsdicke der jeweiligen ersten lichtdurchlässigen Schicht 104, 204 bzw. 304. Die zweite lichtdurchlässige Schicht 106 kann zum Beispiel eine durchschnittliche Querschnittsdicke aufweisen, die weniger als 10 % der durchschnittlichen Querschnittsdicke der ersten lichtdurchlässigen Schicht 104 beträgt.
In bestimmten Fällen können die Schritte 402, 404 und/oder 406 verwendet werden, um mindestens teilweise Packungen um die optischen Bauteile 100 herum zu bilden. Jede Packung kann mindestens teilweise durch einen Stapel von Schichten definiert werden, die das Substrat 102 und die erste lichtdurchlässige Schicht 104 umfassen. In bestimmten Fällen können eines oder mehrere gepackte optische Bauteile 100 von den anderen optischen Bauteilen vereinzelt werden, indem der Stapel in diskrete Teile zerteilt wird.
Bestimmte hierin beschriebene Ausführungsformen können die Gefahr einer Beschädigung einer oder mehrerer lichtdurchlässiger Schichten durch Anordnen der Schicht(en) in einer schützenden Vertiefung einer oder mehrerer Schutzschichten verringern, was den Schutz der lichtdurchlässigen Schicht(en) gegen inakzeptable optische Artefakte ermöglicht. Zusätzlich oder alternativ können bestimmte Ausführungsformen die Gefahr einer Beschädigung einer oder mehrerer lichtdurchlässiger Schichten durch Verwendung bestimmter Materialien für die lichtdurchlässige(n) Schicht(en) verringern. Die lichtdurchlässigen Schichten und/oder ihre darunterliegenden Schichten können so beschaffen sein, dass sie das Modulieren des Lichts mit den lichtdurchlässigen Schichten ermöglichen, was in bestimmten Fällen die Präzision erhöhen und die optischen Systeme für bestimmte optische Bauteile vereinfachen kann.
Auch wenn ein beispielhaftes Verfahren beschrieben worden ist, können die Schritte in jeder geeigneten Reihenfolge durchgeführt werden. Wenn zum Beispiel die lichtdurchlässigen Schichten 104 und 106 auf einem anderen Substrat als dem Substrat 102 gebildet werden, kann die lichtdurchlässige Schicht 106 außerhalb von oder verbunden mit der lichtdurchlässigen Schicht 104 gebildet werden, bevor die lichtdurchlässige Schicht 104 mit dem Substrat 102 verbunden wird. Die vorliegende Erfindung sieht die Verwendung von Methoden mit zusätzlichen Schritten, weniger Schritten oder anderen Schritten vor, solange die Methoden für den Schutz einer optischen Oberfläche geeignet sind.

Claims

Vorrichtung mit mehreren optischen Bauteilen (100; 200; 300), die mit einem Substrat (102) verbunden sind, einer Schutzschicht (104, 108; 204; 304) mit mehreren darin angeordneten Vertiefungen (110; 210; 310), wobei die Vertiefungen (110; 210; 310) jeweils außerhalb von einem der mehreren mit dem Substrat (102) verbundenen optischen Bauteile (100; 200; 300) und in einem optischen Pfad des jeweiligen einen der mehreren mit dem Substrat (102) verbundenen optischen Bauteile (100; 200; 300) angeordnet sind, und einer Antireflexionsschicht (106; 206; 306), die in jeder der mehreren Vertiefungen (110; 210; 310) in der Schutzschicht (104, 108; 204; 304) angeordnet ist, wobei die Antireflexionsschicht (106; 206; 306) so beschaffen ist, dass sie einen darauf auftreffenden Lichtstrahl (112) empfängt, die Reflexion des Lichtstrahls (112) minimiert, die Charakteristik des empfangenen Lichtstrahls (112) modifiziert und einen modifizierten Lichtstrahl (112) in die Schutzschicht (104, 108; 204; 304) zu dem jeweiligen einen der mehreren optischen Bauteile (100; 200; 300) durchlässt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Antireflexionsschicht (106; 206; 306) so beschaffen ist, dass sie die Charakteristik des empfangenen Lichtstrahls (112) durch Filtern eines Bereichs von Wellenlängen des empfangenen Lichtstrahls (112) modifiziert.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Antireflexionsschicht (106; 206; 306) so beschaffen ist, dass sie die Charakteristik des empfangenen Lichtstrahls (112) durch Fokussieren des empfangenen Lichtstrahls (112) modifiziert.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Antireflexionsschicht (106; 206; 306) so beschaffen ist, dass sie die Charakteristik des empfangenen Lichtstrahls (112) durch Umlenken des empfangenen Lichtstrahls (112) modifiziert.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Antireflexionsschicht (106; 206; 306) eine durchschnittliche Querschnittsdicke aufweist, die geringer ist als die durchschnittliche Querschnittsdicke der Schutzschicht (104, 108; 204; 304).
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Schutzschicht (104, 108) außerhalb von der Antireflexionsschicht (106) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Antireflexionsschicht (206; 306) außerhalb von der Schutzschicht (204; 304) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Antireflexionsschicht (106; 206) eine Außenfläche aufweist, die eben ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Antireflexionsschicht (306) eine Außenfläche aufweist, die konvex ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Antireflexionsschicht (306) eine Außenfläche aufweist, die konkav ist.
Verfahren (400) mit den Schritten Anordnen (406) entsprechender Teile einer Antireflexionsschicht (106; 206; 306) aus optisch durchlässigem Material in jeder von mehreren Vertiefungen (110; 210; 310) in einer Schutzschicht (104, 108; 204; 304) aus optisch durchlässigem Material, wobei die Antireflexionsschicht (106; 206; 306) eine durchschnittliche Querschnittsdicke aufweist, die geringer ist als die durchschnittliche Querschnittsdicke der Schutzschicht (104, 108; 204; 304), und so beschaffen ist, dass sie Reflexionen der Lichtstrahlen (112) von einer Außenfläche der Antireflexionsschicht (106; 206; 306) minimiert, und die Schutzschicht (104, 108; 204; 304) so beschaffen ist, dass sie die entsprechenden Teile der Antireflexionsschicht (106; 206; 306) vor Berührung schützt, und Bilden (402) einer Optikbaugruppe, so dass jede der mehreren Vertiefungen (110; 210; 310) jeweils außerhalb des jeweiligen einen der mehreren optischen Bauteile (100; 200; 300) angeordnet ist, und so dass bei Empfang eines auf die Antireflexionsschicht (106; 206; 306) auftreffenden Lichtstrahls (112) ein modifizierter Lichtstrahl (112) in die Schutzschicht (104, 108; 204; 304) zu dem jeweiligen einen der mehreren optischen Bauteile (100; 200; 300) durchgelassen wird.
Verfahren (400) nach Anspruch 11, weiter umfassend das Definieren der mehreren Vertiefungen (110; 210; 310) in der Schutzschicht (104, 108; 204; 304) durch selektives Entfernen von Teilen der Schutzschicht (104, 108; 204; 304).
Verfahren (400) nach Anspruch 11, wobei das Anordnen (406) entsprechender Teile der Antireflexionsschicht (206; 306) in jeder der mehreren Vertiefungen (210; 310) in der Schutzschicht (204; 304) das Bilden der Antireflexionsschicht (206; 306) außerhalb von der Schutzschicht (204; 304) umfasst.
Verfahren (400) nach Anspruch 11, wobei das Anordnen (406) entsprechender Teile der Schutzschicht (104, 108) in jeder der mehreren Vertiefungen (110) in der Antireflexionsschicht (106) das Bilden der Schutzschicht (104, 108) außerhalb von der Antireflexionsschicht (106) umfasst.
Verfahren (400) nach Anspruch 11, wobei die entsprechenden Teile der Antireflexionsschicht (306) jeweils eine nicht ebene Außenfläche aufweisen.
Verfahren (400) nach Anspruch 11, wobei das Bilden (402) der Optikbaugruppe das Verbinden eines ersten und eines zweiten Substrats miteinander umfasst und wobei das erste Substrat die mehreren optischen Bauteile (100; 200; 300) umfasst und das zweite Substrat die Antireflexionsschicht (106; 206; 306) und die Schutzschicht (104, 108; 204; 304) umfasst.
Verfahren mit den Schritten Empfangen eines Lichtstrahls (112) auf einer Antireflexionsschicht (106; 206; 306) aus optisch durchlässigem Material, wobei die Antireflexionsschicht (106; 206; 306) eine Außenfläche aufweist, die in einer Vertiefung (110; 210; 310) einer Schutzschicht (104, 108; 204; 304) aus optisch durchlässigem Material angeordnet ist, so dass die Außenfläche durch die Vertiefung (110; 210; 310) und die Schutzschicht (104, 108; 204; 304) vor Berührung geschützt ist, und die Außenfläche weiter entlang eines optischen Pfads eines optischen Bauteils (100; 200; 300) angeordnet ist, das innerhalb von der Außenfläche angeordnet ist, und weiter die Antireflexionsschicht (106; 206; 306) eine durchschnittliche Querschnittsdicke aufweist, die geringer ist als die durchschnittliche Querschnittsdicke der Schutzschicht (104, 108; 204; 304), und Modulieren des Lichtstrahls (112) mit der Antireflexionsschicht (106; 206; 306) und Übertragen des modulierten Lichtstrahls (112) durch die Schutzschicht (104, 108; 204; 304) zu dem optischen Bauteil (100; 200; 300).
Verfahren nach Anspruch 17, wobei das Modulieren des Lichtstrahls (112) mit der Antireflexionsschicht (106; 206; 306) das Versorgen des optischen Bauteils (100; 200; 300) mit einem gefilterten Lichtstrahl (112) durch Filtern eines Bereichs von Wellenlängen des empfangenen Lichtstrahls (112) mit der Antireflexionsschicht (106; 206; 306) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei das Modulieren des Lichtstrahls (112) mit der Antireflexionsschicht (106; 206; 306) das Versorgen des optischen Bauteils (100; 200; 300) mit einem fokussierten Lichtstrahl (112) durch Fokussieren des empfangenen Lichtstrahls (112) mit der Antireflexionsschicht (106; 206; 306) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei die Antireflexionsschicht (106; 206; 306) so beschaffen ist, dass sie die Reflexion des Lichtstrahls (112) in einer Richtung weg von dem optischen Bauteil (100; 200; 300) minimiert.