DE112004000587T5

DE112004000587T5 - Winkeltreue Beschichtungen für mikrooptische Elemente

Info

Publication number: DE112004000587T5
Application number: DE112004000587T
Authority: DE
Inventors: Jarmo Ilmari Maula; Runar Olof Ivar Törnqvist
Original assignee: Planar Systems Inc
Current assignee: Beneq Oy
Priority date: 2003-03-31
Filing date: 2004-03-22
Publication date: 2006-03-09
Anticipated expiration: 2024-03-23
Also published as: DE112004000587B4; CN100551686C; US20040197527A1; CN1780727A; US20080063802A1; WO2004095086A2; WO2004095086A3; US7294360B2

Abstract

Verfahren zum Herstellen eines mikrooptischen Elementes, umfassend:
Bereitstellen einer optischen Struktur, wobei die optische Struktur eine Oberfläche aufweist mit einer ungleichmäßigen Struktur mit einer Größe von weniger als dem Hundertfachen der Wellenlänge des angewandten Lichtes;
Einbringen der optischen Struktur in einen Reaktionsraum;
Einführen einer ersten Chemikalie in den Reaktionsraum, so dass ein Teil der ersten Chemikalie auf der optischen Struktur adsorbiert;
Spülen des Reaktionsraumes nach dem Einführen der ersten Chemikalie;
Einführen einer zweiten Chemikalie in den Reaktionsraum, so dass ein Teil der zweiten Chemikalie mit der adsorbierten ersten Chemikalie reagiert, um einen selbstbeschränkenden Film auszubilden, der sich an die optische Struktur anpasst; und
Spülen des Reaktionsraumes nach dem Einführen der zweiten Chemikalie.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft Techniken zum Herstellen von optischen Elementen und genauer Techniken zum Abscheiden dünner Filme auf optischen Elementen mit einer Oberfläche mit ungleichmäßigen Strukturen.

Hintergrund der Erfindung

Die Fabrikation im Mikrometermaßstab hat die Entwicklung von mikrooptischen Elementen ermöglicht, die bei einer Vielzahl von optisch-elektronischen Anwendungen verwendet werden. Ein mikrooptisches Element (MOE) bietet kompakte, leichtgewichtige Optiken, die in Massen unter Verwendung von Replikationstechniken mit niedrigen Kosten hergestellt werden können. Bei dem derzeitigen Trend zur Miniaturisierung sind diese Merkmale in höchstem Maße attraktiv. MOEs können lichtbrechend sein wie beispielsweise Mikrolinsen und Mikrolinsenanordnungen, oder Licht gemäß geometrischen Optiken biegen oder fokussieren. MOEs können beugend sein wie beispielsweise Phasenfilter, optische Gitter, Beugungslinsen und dergleichen und Licht auf der Grundlage von Fourier-Optiken ändern. MOEs können auch gemischte Lichtbrechungs-/Beugungslinsen sein, was typischerweise umfasst, dass lichtbrechende Linsen eine Oberfläche aufweisen, die mit Beugungsmustern texturiert ist.

MOEs umfassen dreidimensionale Oberflächenstrukturen, die typischerweise auf einer komplexen mathematischen Modellierung basieren. Genauigkeit hinsichtlich der Größe und Herstellungskosten sind wichtige Produktionsfaktoren. MOEs können in zwei grundlegende Familien eingeteilt sein: Mikrooptiken mit einem durchgängigen Relief und binäre oder mehrschichtige Mikrooptiken. Mikrostrukturen mit einem durchgängigen Relief weisen ein zwischen vielen Stufen glatt variierendes Oberflächenprofil auf. Die Herstellungsverfahren für Mikrooptiken mit durchgängigem Relief umfassen das direkte Schreiben wie beispielsweise durch Laserstrahl oder Elektronenstrahl, direktes maschinelles Bearbeiten, Photolackaufschmelzen und Grautonlithogaphie. Binäre optische Elemente weisen Phasenschichten mit einer Anzahl von Stufen und eine flache Oberfläche mit einer konstanten Höhe zwischen den Stufen auf. Ein übliches Herstellungsverfahren für binäre MOEs ist ein hoch auflösendes Maskenlithographie- und Ätzverfahren.

MOEs sind noch eine am Anfang ihrer Entwicklung stehende Technologie und haben noch keine einheitlich akzeptierte Nomenklatur entwickelt. Die folgenden Bestandteile sind Untergruppen von mikrooptischen Elementen und umfassen beugende optische Elemente (DOE), binäre optische Elemente (BOE), binäre Optik, mikrostrukturierte Optik, Gitter, Eschelle-Gitter, Fresnel-Element, Mikroentlastungselement, nanoperiodische Oberflächenstrukturen, lichtbrechende Mikrooptiken, Subwellenlängenstruktur und subwellenlängenstrukturierte Oberfläche. Wie erwartet werden kann, weist eine jede Untergruppe bestimmte Merkmale auf, die für die Gruppe spezifisch sind. Wie hierin verwendet, bezeichnet der Begriff MOE alle vorstehend angeführten Bestandteile. Es wird auch erwartet, dass es Anwendungen geben wird, wo MOEs an der Spitze von lichterfassenden und lichtabgebenden Vorrichtungen und integrierten Schaltkreisen integriert sein werden.

DOEs sind eine breite Klasse von optischen Komponenten. Im Gegensatz zu herkömmlichen optischen Komponenten, die Beugung und/oder Reflexion verwenden, verwenden DOEs die Wellennatur von Licht und basieren auf der Amplitude, Phase und dem Polarisierungszustand des Lichtes. Mit beugenden Optiken können all diese Eigenschaften durch Verwendung von Nano-/und Mikrostrukturen modifiziert werden. Beugungsstrukturen auf einer Oberfläche können auf verschiedenen Prinzipien beruhen, einschließlich binären, mehrere Schichten aufweisende, kontinuierliche Profile, indexmodulierte und Holographien.

Alle MOEs, seien sie lichtbrechend oder beugend, haben gemeinsam, dass die Wellennatur des Lichtes für ihre Konstruktion und ihre Leistung und Toleranzmodellierung verwendet wird. Darüber hinaus weisen alle MOEs, wie sie hierin verwendet werden, dreidimensionale Oberflächenstrukturen mit einer Größe von etwa 0,01 μm bis etwa 10 μm auf.

Ein MOE verwendet einen Film oder eine Beschichtung, die auf seinen Oberflächenstrukturen angeordnet ist, für eine Vielzahl von Zwecken. Der Film oder die Beschichtung kann eine Halbleiterbeschichtung, Isolator, Metallkontakt, Passivierungsschicht, antireflektierende Schicht, optischer Filter, Wellenleiter oder andere Beschichtung sein. Der Film oder die Beschichtung folgt bevorzugterweise einem Oberflächenmuster des MOE. Anderenfalls kann die Funktionalität stark verringert oder das Element kann außerhalb eines Spezifikationsbereiches sein. Insbesondere sind MOEs mit Strukturen mit Größen, die geringer als die Wellenlänge des Lichtes sind, schwierige Strukturen um darauf winkeltreue Beschichtungen mit gleichförmiger Stärke aufzutragen. Eine derartige Struktur wird allgemein hierin als eine Subwellenlängenstruktur bezeichnet. Die Herstellung wird weiter verkompliziert, wo derartige Strukturen hohe Seitenverhältnisse aufweisen.

Eine Anzahl von Techniken existiert, um dünne Filme und Beschichtungen bereitzustellen. Diese Techniken umfassen Sputtern, Verdampfen, Ablation mit gepulstem Laser, Oxidation, Abscheiden aus der Gasphase, Elektroplattieren und andere, in der Technik üblicherweise bekannte Verfahren. Diese herkömmlichen Techniken sind jedoch nicht in der Lage, winkeltreue Beschichtungen mit einer gleichförmigen Stärke für eine Subwellenlängenstruktur bereitzustellen.

Unter Bezugnahme auf 1 ist eine Querschnittsansicht eines Substrates 10 gezeigt, wo ein dünner Film 12 durch PVD-Verfahren (PVD) abgeschieden ist. Die PVD-Technik entfernt Beschichtungsmaterial von einer Quelle unter Verwendung hoher Temperatur (Verdampfung) und/oder bombardiert die Oberfläche mit hochenergetischen Partikeln (Sputtern). Die entfernten Materialpartikel weisen eine kinetische Energie auf und diese kinetische Energie wird verwendet, um Beschichtungsmaterial auf das Substrat 10 zu überführen. Im Atommaßstab neigen die gesputterten Atome dazu, in geraden Linien von einer Kathode zur Probe zu fliegen, ohne während des Fluges zu kollidieren.

Wenn Beschichtungsmaterial auf einem Substrat ankommt, erlaubt seine Energie keine umfängliche Bewegung auf der Substratoberfläche. Wie gezeigt erstreckt sich der dünne Film 12 auf einen schattierten Bereich 14 und liefert keine Stufenabdeckung. Dieses Problem ist dort ausgeprägt, wo eine Subwellenlängestruktur beteiligt ist. Der schattierte Bereich 14 kann durch den Schatten des Substrates 10 oder selbst durch den wachsenden dünnen Film 12 bedingt werden.

Verfahren zur Verbesserung der Konformität umfassen das Drehen des Substrates 10 oder Erhitzen des Substrates 10, um die Mobilität der Atome zu erhöhen. Der abgeschattete Bereich wird jedoch nicht vollständig beseitigt werden. Da PVD auf fliegendem Material basiert, wird es immer ein Problem mit der „Sichtlinie" geben, so dass die Seiten von Wänden schwierig zu beschichten sind. Im Falle von hohen Seitenverhältnissen ist eine gute Stufenabdeckung unmöglich.

Unter Bezugnahme auf 2 ist eine Querschnittsansicht einer Struktur 20 gezeigt, die einen Graben 22 aufweist. Ein dünner Film 24 wird durch Abscheidung aus der Gasphase abgeschieden (CVD). CVD-Techniken verwenden einen durchgängigen Vorläuferstrom, um Vorläufer in einer Reaktionskammer zu mischen, worin eine Struktur angeordnet ist. Energie wird an der Struktur und dem Vorläuferdampf angelegt, um eine Schicht mit einer erwünschten Zusammensetzung auszubilden.

CVD-Verfahren haben Schwierigkeiten dabei, sehr dünne Filme aufzutragen, da die Filme sich nicht immer anpassen. Wie in 2 gezeigt, ist das Wachstum des dünnen Filmes 24 nicht immer gleichförmig und folgt nicht genau der darunter liegenden Oberfläche. Hohlräume 26 werden unterhalb des Filmes 26 erzeugt, während der Graben 22 gefüllt wird. Die Verlässlichkeit des CVD-Verfahrens für dünnere Filme ist oft fraglich.

Unter Bezugnahme auf 3 ist ein ähnliches Problem gezeigt, wobei eine Struktur 30 einen engen Graben 32 umfasst. Ein dünner Film 34 ist durch eine Technik wie beispielsweise CVD abgeschieden, um den Graben 32 vollständig auszufüllen. Der dünne Film 34 wird an der Öffnung 36 des Grabens 32 abgepresst, bevor der Graben 32 vollständig gefüllt ist. Dies erzeugt einen Hohlraum 38 innerhalb des Grabens 32, der die Funktionalität der Struktur 30 zerstört.

Unter Bezugnahme auf 4 ist eine weitere Struktur 40 gezeigt, die mehrere Stufenschichten aufweist. Ein dünner Film 42 ist durch Sputtern abgeschieden. Die Bündelung des Sputterns wird durch die Pfeile 44 angezeigt. Eine Bündelung kann durch einen weit entfernten Ursprung und eine Maske und/oder durch Ionenstrahlsputtern erreicht werden. Es existiert keine Seitenwandbeschichtung, wo der Film 42 geringer als eine Stufenhöhe ist.

Unter Bezugnahme auf 5 ist eine Struktur 50 ähnlich der von 4 gezeigt. Die Seitenwände 52 sind vollständig durch Erhöhen der Stärke des Films 54 beschichtet. Dies ist jedoch nur bei Anwendungen praktikabel, die flache Stufen und niedrige Seitenverhältnisse aufweisen.

Unter Bezugnahme auf 6 ist eine Struktur 60 mit einem Graben 62 gezeigt, der ein vergleichsweise hohes Seitenverhältnis aufweist. Schwierigkeiten entstehen bei herkömmlichen Techniken wie beispielsweise CVD, insoweit, als dass sich ein Film 64 dem tiefen Graben 62 anpassen muss. Wie gezeigt tritt ein Hohlraum 66 auf, wenn sich der Film 64 nicht vollständig an den Graben 62 anpasst.

Unter Bezugnahme auf 7 ist eine Struktur 70 mit einem dünnen Film 72 gezeigt, der durch CVD oder Sputtern abgeschieden ist. Der Film 72 passt sich nur schlecht der Struktur 70 an und liefert schlechte strukturelle Größen.

Die vorliegenden Erfinder haben erkannt, dass sich die Probleme mit den in den 1 bis 7 dargestellten Ablagerungen eines dünnen Films bei Subwellenlängenstrukturen noch verstärken. Techniken, die die Ausbildung von Hohlräumen vermeiden und gesteuerte winkeltreue Beschichtungen bereitstellen, würden die Leistung von mikrooptischen Elementen erheblich verbessern. Derartige Techniken würden besondere Anwendungsvorteile für lichtübertragende Optiken aufweisen, die antireflektierende Beschichtungen enthalten.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung verwendet Dampfabscheidungstechniken, um winkeltreues Filmwachstum für ein mikrooptisches Element bereitzustellen. Der Film wird auf einer optischen Struktur abgeschieden, die zur Verwendung bei einer Vielzahl von Anwendungen geeignet ist, wie beispielsweise als Strahlenformer, Strahlenteiler, Mikrolinse, Mikrolinsenanordnung, Diffuser, Laserdiodenausgleicher, Mustergenerator, Kollimator, Gittervorrichtung, DNA-Chip, Biochip, optischer Filter, Wellenleiter, optischer Dämpfer, Verstärkungsabflachungsfilter, Graustufenfilter und Antireflexionsbeschichtungsstrukturen. Die optische Struktur kann durch eine Anzahl von herkömmlichen Verarbeitungstechniken ausgebildet sein.

Bei der Herstellung wird eine optische Struktur in eine Reaktionskammer gegeben und einem Vorläuferdampf ausgesetzt. Die Exposition erzeugt eine chemische Adsorption eines Teils einer ersten Chemikalie auf der Oberfläche der optischen Struktur. In einer Ausführungsform wird ein Spülgas in die Kammer eingeführt, um überschüssige erste Chemikalie und Nebenprodukt zu entfernen. Eine zweite Chemikalie, die von der ersten Chemikalie verschieden ist, wird in die Reaktionskammer eingeführt, wo sie mit der adsorbierten ersten Chemikalie reagiert, um einen Film auszubilden, der sich der Oberfläche der optischen Struktur anpasst.

Die letztendliche Filmstärke wird durch die Anzahl von Abscheidungszyklen gesteuert. Selbstbeschränkendes Wachstum liefert ausgezeichnete Oberflächenwinkeltreue und erlaubt Beschichtungen auf Strukturen mit einem hohen Seitenverhältnis und auf Subwellenlängenstrukturen. Die vorliegende Erfindung liefert Filme, die für praktische Anwendungen von MOEs ausreichend dünn und genau sind. Weiterhin sind die sich ergebenden Filme frei von Stiftlöchern, was für die Funktionalität bei bestimmten Anwendungen erforderlich ist.

Zusätzliche Aspekte und Vorteile dieser Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen offenkundig werden, die unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen folgt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nichtbeschränkende Ausführungsformen der Erfindung werden unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben, wobei
1 ein Querschnittsdiagramm eines MOE ist;
2 ein Querschnittsdiagramm eines MOE ist;
3 ein Querschnittsdiagramm eines MOE ist;
4 ein Querschnittsdiagramm eines MOE ist;
5 ein Querschnittsdiagramm eines MOE ist;
6 ein Querschnittsdiagramm eines MOE ist;
7 ein Querschnittsdiagramm eines MOE ist;
8 eine Querschnittsansicht einer Substratreaktionskammer ist, die für die Abscheidung gemäß der vorliegenden Erfindung konfiguriert ist;
9 eine Querschnittsdiagramm eines mikrooptischen Elementes ist;
10 eine Querschnittsdiagramm eines mikrooptischen Elementes ist;
11 eine Graphik ist, die das Transmissionsspektrum eines dünnen Filmes darstellt, der durch Techniken der vorliegenden Erfindung hergestellt ist;
12 eine Graphik ist, die das Transmissionsspektrum eines weiteren dünnen Filmes darstellt, der durch die Techniken der vorliegenden Erfindung hergestellt ist;
13 eine Graphik ist, die das Transmissionsspektrum eines weiteren dünnen Filmes darstellt, der durch die Techniken der vorliegenden Erfindung hergestellt ist; und
14 eine Graphik ist, die das Transmissionsspektrum eines weiteren dünnen Filmes darstellt, der durch die Technik der vorliegenden Erfindung hergestellt ist.
Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
Es wird nun auf die Figuren Bezug genommen, wo gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen. Aus Gründen der Klarheit gibt die erste Stelle oder geben die ersten Stellen eines Bezugszeichens die Figurennummer an, wo das entsprechende Element zuerst verwendet ist.
In der Beschreibung bedeutet die Bezugnahme auf „eine Ausführungsform", dass ein spezielles beschriebenes Merkmal, eine spezielle beschriebene Struktur oder ein spezielles beschriebenes Kennzeichen in wenigstens einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten ist. Das Auftreten von Formulierungen wie „in einer Ausführungsform" an verschiedenen Stellen in der Beschreibung bezeichnet nicht notwendigerweise immer die gleiche Ausführungsform.
Weiterhin können die beschriebenen Merkmale, Strukturen oder Kennzeichen in irgendeiner geeigneten Weise in einer oder mehreren Ausführungsformen kombiniert sein. Die Fachleute auf dem Gebiet werden erkennen, dass die Erfindung ohne ein oder mehrere der speziellen Details oder mit anderen Verfahren, Bestandteilen, Materialien etc ausgeführt werden kann. In anderen Fällen sind gut bekannte Strukturen, Materialien oder Vorgehensweisen nicht gezeigt oder nicht detailliert beschrieben, um zu vermeiden, dass Aspekte der Erfindung verschleiert werden.
Sequenzielle Dampfabscheidung (SVD) ist ein Begriff, der hierin verwendet wird, um verschiedene Techniken zu bezeichnen, die eine Oberfläche gegenüber sequenziell gepulsten chemischen Dämpfen exponieren, um einen Film auf der Oberfläche auszubilden. Ein Merkmal von SVD besteht darin, dass das Verfahren insoweit selbstbeschränkend ist, als dass eine jede angewandte Reaktion ohne Intervention endet. Bei SVD wird ein Substrat oder eine andere Struktur in eine Reaktionskammer gegeben, wo eine erste Chemikalie, die in der Form eines Dampfes vorliegen kann, mit der Oberfläche reagiert und wenigstens ein Teil der ersten Chemikalie auf die Oberfläche adsorbiert. Überschüssige erste Chemikalie und irgendwelche Reaktionsnebenprodukte werden dann aus der Kammer gespült und eine zweite Chemikalie, die auch in der Form eines Dampfes vorliegen kann, wird eingeführt. Die zweite Chemikalie reagiert mit der adsorbierten ersten Chemikalie und bildet zusätzliches Material auf der Oberfläche aus. Die Menge an abgeschiedenem Material wird durch die Reaktion begrenzt. Entsprechend bestimmt die Anzahl von Expositionen die Stärke des Materials. Dieses Verfahren kann fortgesetzt werden, bis die erwünschte Schichtstärke und Gleichmäßigkeit erreicht ist. SVD ist besonders vorteilhaft, wenn dünne Filmschichten bei Subwellenlängenstrukturen verwendet werden, insbesondere jenen mit engen Öffnungen und/oder mit hohen Seitenverhältnissen.
Obwohl SVD ähnlich zu CVD ist, besteht ein erheblicher Unterschied darin, dass SVD selbstbeschränkend ist und auf sequenziellen Expositionspulsen beruht, um Filme mit erwünschter Stärke zu erzeugen. CVD umfasst auch eine Vielzahl von spezifischeren Verfahren, einschließlich, aber nicht darauf beschränkt, metallorganisches CVD, plasmaverstärktes CVD und andere. CVD wird üblicherweise verwendet, um ein vollständiges, abgeschiedenes Material auf einem Substrat nicht-selektiv auszubilden. CVD verwendet die gleichzeitige Anwesenheit von mehreren Spezies in einer Reaktionskammer, um zu reagieren und das abgeschiedene Material auszubilden.
Bei CVD wird das Wachstum dünner Filme in erster Linie dadurch eingestellt, dass die Einströmgeschwindigkeiten der Ausgangsmaterialien gesteuert werden, die auf das Substrat treffen. Dies ist im Unterschied zu SVD, wo ein Substrat mit einer einzelnen Abscheidungsspezies kontaktiert wird, die an ein Substrat oder eine zuvor abgeschiedene Spezies chemisorbiert, wodurch gewährleistet wird, dass die Substratqualitäten statt die Konzentration oder Flussvariablen des Ausgangsmaterials die Abscheidungsgeschwindigkeit und Filmqualität steuern.
Atomschichtabscheidung (ALD) ist eine Form von SVD und ist seit über 20 Jahren verwendet worden, um Elektrolumineszenzanzeigen herzustellen. ALD ist als Atomschicht-Epitaxie bezeichnet worden, aber diese Bezeichnung wird in geeigneterer Weise nur für epitaxiale Filme verwendet. Verschiedene Techniken für ALD sind in den US-Patenten 4,058,430, 4,413,022, 5,711,811 und 6,015,590 beschrieben, die alle hierin durch Bezugnahme aufgenommen werden. ALD hat kürzlich ein erhebliches Interesse bei der Halbleiter- und Datenspeicherindustrie hervorgerufen. Die Filme, die diese Technik ergibt, weisen außergewöhnliche Merkmale auf, wie z. B., dass sie stiftlochfrei sind und eine ausgezeichnete Gleichförmigkeit und Stufenabdeckung selbst bei Strukturen mit sehr hohem Seitenverhältnis aufweisen. Die ALD-Technik ist auch gut für das präzise Maßschneidern von Materialzusammensetzungen geeignet.
Bei der Durchführung von ALD werden die Verfahrensbedingungen, einschließlich Temperaturen, Drücke, Gasströme und Zykluszeiten, eingestellt, um den Erfordernissen der Prozesschemie und der Substratmaterialien zu entsprechen. Die Temperatur und der Druck werden innerhalb einer Reaktionskammer gesteuert. Typische Temperaturen betragen etwa 20 bis 600° C und der Druck reicht von etwa 10 bis 10.000 Pascal. Wenn der Reaktionsraum einmal eine stabile Temperatur und einen stabilen Druck erreicht, wird ein erster Vorläuferdampf über das Substrat geleitet. In einigen Fällen kann zusätzliche Heizzeit oder Vorortreinigung erforderlich sein, um schädliche Verunreinigungen von dem Substrat zu entfernen.
Bei einer echten ALD reagiert der erste Vorläuferdampf nur mit einer Oberfläche und reagiert nicht mit sich selbst und das Verfahren ist deshalb selbstbeschränkend. Bei der praktischen Durchführung kann sich der erste Vorläuferdampf an einer beschränkenden Menge der gleichen Art von Molekülen anlagern, aber das Wachstum ist noch selbstbeschränkend. Eine verlängerte Exposition des Vorläuferdampfes führt nicht zur Erhöhung der Menge des Filmes, der an die Oberfläche bindet.
Ein inertes Spülgas wird eingeführt, um überschüssigen ersten Dampf und irgendwelche flüchtigen Reaktionsprodukte zu entfernen. Die Ausführungsformen des Abscheidungsprozesses werden hierin so beschrieben, dass sie ein Spülen mit einem Inertgas umfassen. Die Begriffe „Spülen" und „Spülung" sollen breit verstanden werden und nicht nur das Ausspülen des Reaktionsraumes durch Einführen eines Stromes aus einem inerten Gas oder einem anderen Material umfassen, sondern auch allgemeiner das Entfernen und Reinigen von überschüssigen Chemikalien und Reaktionsnebenprodukten aus dem Reaktionsraum umfassen. Beispielsweise können überschüssige Chemikalien und Reaktionsnebenprodukte aus dem Reaktionsraum entfernt werden, indem der Reaktionsraum abgepumpt wird und/oder der Druck innerhalb des Reaktionsraumes verringert wird. Entsprechend der breiten Definition des Begriffes „Spülung" muss die Entfernung überschüssiger Chemikalien aus dem Reaktionsraum nicht perfekt wirksam sein, sondern wird typischerweise umfassen, dass oberflächengebundene Chemikalien zurückbleiben und möglicherweise eine unerhebliche Menge an nicht-oberflächengebundenen Chemikalien oder Resten innerhalb des Reaktionsraumes verbleibt.
Darüber hinaus können, wenn ein Spülgas verwendet wird, um Chemikalien aus dem Reaktionsraum zu entfernen, verschiedene inerte und nicht-inerte Spülgase verwendet werden. Bevorzugte Spülgase umfassen Stickstoff (N₂), Helium (He), Neon (Ne), Argon (Ar), Kohlendioxid (CO₂) und Mischungen davon. Ein konstanter oder gepulster Strom aus einem oder mehreren dieser Spülgase kann auch verwendet werden, um die erste Chemikalie und die zweite Chemikalie in den Reaktionsraum zu transportieren und/oder den Druck innerhalb des Reaktionsraumes anzupassen.
Ein zweiter Vorläuferdampf wird in die Reaktionskammer eingeführt und reagiert mit dem adsorbierten ersten Vorläuferdampf und erzeugt einen Film, der sich an die optische Struktur anpasst. Wie bei dem ersten Vorläuferdampf reagiert der zweite Vorläuferdampf nicht mit sich selbst oder lagert sich nur in einem beschränkten Umfang an sich selbst an. Entsprechend erhöht eine verlängerte Exposition des zweiten Vorläuferdampfes nicht die Stärke des Films. Der Film kann für eine Anzahl von Anwendungen dienen, einschließlich als eine Antireflexionsbeschichtung, optischer Tiefpassfilter, optischer Hochpassfilter, optischer Bandpassfilter, optischer Bandspenfilter, Wellenleiter, optischer Dämpfer, Verstärkungsabflachungsfilter, Graustufenfilter oder eine Passivierungsschicht.
Das für einen jeden eingeführten Vorläuferdampf erfahrene Wachstum ist typischerweise ein monomolekularer Film oder weniger. Bei einigen Techniken ist es jedoch möglich, das Wachstum so zu erhöhen, dass es geringfügig oberhalb eines monomolekularen Filmes ist.
Der zweite Vorläuferdampf wird gespült, um überschüssigen Vorläuferdampf zu entfernen, ebenso wie irgendwelche flüchtigen Reaktionsprodukte. Dies schließt einen Zyklus ab. Das Verfahren wird wiederholt, bis die erwünschte Stärke des Filmes erreicht ist.
Ein erfolgreiches ALD-Wachstum erfordert, dass die Vorläuferdämpfe abwechselnd ohne Überlappung in die Reaktionskammer gepulst werden. Das ALD-Verfahren macht es auch erforderlich, dass jedes Ausgangsmaterial in ausreichender Konzentration verfügbar ist, damit sich ein dünner Film über dem Substratbereich ausbildet. Ausreichendes Material gewährleistet auch, dass bei der Ausbildung des dünnen Filmes erfolgt keine extensive Vorläuferzersetzung.
Eine weitere Form von SVD ist eine Technik, die hierin als schnelle Dampfabscheidung bezeichnet wird. ALD ist auf seine vergleichsweise langsamen Abscheidungsgeschwindigkeiten durch die Abscheidung von einem monomolekularen Film bei einem jeden Zyklus beschränkt. Die schnelle Dampfabscheidung bietet im hohen Maße gleichförmige und winkeltreue Abscheidungen bei schnelleren Abscheidungsgeschwindigkeiten. Bei der schnellen Dampfabscheidung werden zwei unterschiedliche Arten von Vorläuferdampf abwechselnd einem Substrat ausgesetzt, um eine erhöhte Wachstumsgeschwindigkeit in einem einzelnen Zyklus auszubilden.
Der erste Vorläuferdampf reagiert mit einer Oberfläche, um ein selbstbeschränkendes Wachstum eines Filmes bereitzustellen, der sich an die Oberfläche anpasst. Eine verlängerte Exposition des ersten Vorläuferdampfes erhöht die Filmstärke nicht. Der erste Vorläuferdampf und Nebenprodukt wird aus der Reaktionskammer ausgespült, beispielsweise durch Einführen eines inerten Spülgases.
Ein zweiter Vorläuferdampf wird in die Kammer eingeführt und verwendet den ersten Vorläuferfilm als einen Aktivator. Das Filmwachstum hängt von der Menge an verfügbaren zweiten Vorläuferdampfinolekülen ab. Das Filmwachstum durch den zweiten Vorläuferdampf ist insoweit selbstbeschränkend, als dass das Wachstum letztendlich gesättigt ist und einen weiteren Aktivierungspuls des ersten Vorläuferdampfes benötigt. Eine Unterscheidung zwischen schneller Dampfabscheidung und CVD besteht darin, dass nur ein Puls eines Vorläuferdampfes nach dem Aktivatorpuls erforderlich ist. Die schnelle Dampfabscheidung unterscheidet sich von CVD weiter darin, dass das Filmwachstum durch sowohl den ersten als auch den zweiten Vorläuferdampf selbstbeschränkend ist.
In einer Ausführung, die in Dennis Hausmann et al., Rapid Vapor Deposition of Highly Conformal Silica Nanolaminates, SCIENCE MAGAZINE, Okt. 11, 2002 auf Seite 402 offenbart ist, die hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist, sind die zwei unterschiedlichen Vorläuferdämpfe Trimethylaluminium (Me₃Al) und Tris(tert-butoxy)silanol (BuO)₃SiOH. Die zwei Vorläuferdämpfe werden in abwechselnden Pulsen zu erhitzten Substraten gegeben, um eine Schicht aus Siliziumdioxid-Nanolaminaten bereitzustellen. Die Schichtstärke pro Zyklus hängt von der Größe der Dampfdosen und der Hitze des Substrates ab. Die Oberflächenreaktionen der zwei unterschiedlichen Vorläuferdämpfe ist selbstbeschränkend, wie durch die Sättigung der Wachstumsgeschwindigkeit bei hohen Dosen eines jeden Reaktanten belegt ist. Das Endergebnis ist eine gleichmäßige, winkeltreue Beschichtung ähnlich der durch ALD bereitgestellten.
In der besagten Ausführung liefert ein einzelner Zyklus einer schnellen Dampfabscheidung mehr als 32 monomolekulare Filme pro Zyklus statt einem einzelnen monomolekularen Film, wie er bei ALD auftritt. Bei anderen Ausführungsformen kann die Wachstumsgeschwindigkeit von zwei bis zehn bis zwanzig monomolekularen Filmen pro Zyklus reichen. Obwohl die schnelle Dampfabscheidung somit selbstbeschränkende Reaktionen liefert, überschreitet das Wachstum erheblich einen monomolekularen Film pro Zyklus.
SVD-Techniken liefern ausgezeichnete Filmabscheidungen für MOEs. Gemäß der vorliegenden Erfindung werden MOEs für eine Vielzahl von Anwendungen hergestellt, einschließlich nicht-aktiver Elemente wie beispielsweise Strahlenformer, Strahlenteiler, Mikrolinsen, Mikrolinsenanordnungen, Diffuser, Laserdiodenausgleicher, Mustergeneratoren, Kollimatoren, Gittervorrichtungen, DNA-Chips, Biochips, Antireflexionsbeschichtungsstrukturen, optische Filter, Wellenleiter, optische Dämpfer, Verstärkungsabflachungsfilter, Graustufenfilter und andere Anwendungen.
MOEs werden auch für aktive lichtabgebende Elemente verwendet wie beispielsweise Laser, VCSEL-Laser, LEDs, RC-LEDs und dergleichen. Typischerweise werden MOEs und sich anpassende Filme an der Spitze von MOEs auf Wafern für aktive Elemente wie LEDs ausgebildet. Die Wafer werden dann auf eine Endgröße geschnitten. Zusätzlich können MOEs für aktive, lichterfassende Elemente wie beispielsweise Lichtdioden, Solarzellen, CCD-Vorrichtungen, CMOS-Vorrichtungen und integrierte Schaltkreise verwendet werden.
SVD-Techniken sind auch in der Lage, in verlässlicher Weise gleichförmige, winkeltreue Beschichtungen für optische Strukturen bereitzustellen, die eine Oberfläche mit einer ungleichförmigen Struktur aufweisen mit Größen, die kleiner sind als das Hundertfache der Wellenlänge des angewandten Lichts, einschließlich mikrooptischer Subwellenlängenelemente. Ein mikrooptisches Subwellenlängenelement weist eine oder mehrere ungleichförmige Strukturen mit Größen auf, die geringer sind als die Wellenlänge von angewandtem Licht. Subwellenlängenstrukturen können Größen aufweisen, die die für angewandtes Licht kleinsten Handhabungsgrößen aufweisen. Subwellenlängenstrukturen und Strukturen mit hohen Seitenverhältnissen erzeugen Schwierigkeiten beim Erreichen der Anpassung von dünnen Filmen. Die vorliegende Erfindung überwindet die zuvor erfahrenen Beschränkungen bei der Beschichtung von mikrooptischen Elementen.
Die MOEs der vorliegenden Erfindung können für ultraviolettes Licht, sichtbares Licht und Infrarotlicht verwendet werden. Wie hierin definiert, umfasst angewandtes Licht ultraviolettes, sichtbares, und Infrarotlicht. Die Größen der Subwellenlängenstrukturen beziehen sich auf das angewandte Licht.
Es wird Bezug genommen auf die Darstellung einer Reaktionskammer 80 für SVD-Techniken in 8. Die Reaktionskammer 80 ist eine allgemeine Darstellung und wird lediglich als Beispiel verwendet. Die hierin verwendeten Techniken können in einer Anzahl von Reaktionskammern ausgeführt werden, wie beispielsweise einem Pulsar^TM 2000 ALCVD^®-Reaktor, der von ASM International hergestellt ist. Verfahrensparameter wie beispielsweise Temperaturen, Drücke, Gasströme und Zykluszeit können von den Fachleuten gemäß den Substratmaterialien, Vorläufergasen und erwünschten Filmstärken eingestellt werden. Derartige Parameter sind den Fachleuten auf dem Gebiet der ALD und der schnellen Dampfabscheidungstechniken gut bekannt.
Die Reaktionskammer 80 kann bei Temperaturen zwischen etwa 150° C und etwa 600° C gehalten werden. Man erwartet, dass einige Ausführungsformen des Abscheidungsverfahrens bei Temperaturen unterhalb etwa 150° C und oberhalb etwa 600° C durchgeführt werden können. Einige Betriebstemperaturen können abhängig von dem abzuscheidenden Materials des dünnen Films nicht bevorzugt sein. Man glaubt, dass niedrigere Temperaturen dabei hel fen, eine Zersetzung während der Abscheidung der organometallischen Chemikalie zu vermeiden. Für bestimmte Filme wie beispielsweise TiO₂, Al₂O₃, ZnO, SiO₂, Ta₂O₅, Nb₂O₅ und Kombinationen davon können die Betriebstemperaturen von weniger als 150° C bis etwa Raumtemperatur reichen.
Gase strömen in die Reaktionskammer 80 durch einen oder mehrere Gaseinlässe 82. Die in die Reaktionskammer 80 eingeführten Gase umfassen jene, die üblicherweise für ALD und schnelle Dampfabscheidungstechniken verwendet werden, wie beispielsweise Reaktantenvorläufergase, oxidierende Gase und Träger/Spülgase. Reaktantenvorläufergase können von irgendeiner Art sein, die für selbstbeschränkende Chemisorption geeignet sind, wie beispielsweise Halide, Metall, Si- oder Ge-enthaltende organische Verbindungen und viele andere, die in der Technik bekannt sind, die für die erwünschte Beschichtung und die Verfahrensparameter, einschließlich Substrattemperatur, geeignet sind.
Eine große Anzahl von Beschichtungen sind für die MOE-Produktion geeignet, abhängig von der beabsichtigten Verwendung. Bei einigen Anwendungen kann die Beschichtung als eine antireflektierende Beschichtung, optischer Tiefpassfilter, optischer Hochpassfilter, optischer Bandpassfilter, optischer Bandsperrfilter, Wellenleiter, optischer Dämpfer, Verstärkungsabflachungsfilter, Graustufenfilter oder als eine Passivierungsschicht verwendet werden.
Die Beschichtungen umfassen Elemente wie Al, Ti, Si, Ge, Ta, Nb, Zr, Hf, Mo, W, V, Cr, Cu, Mo, Pt, Pd und Ir. Die Beschichtungen umfassen auch Nitride wie beispielsweise AlN, TiN, TaN, Ta₃N₅, NbN, MoN, Si-Nitride, Ge-Nitride, Zr-Nitride, Hf-Nitride, W-Nitride, V-Nitride, Cr-Nitride, Y-Nitride, Ce-Nitride, Mg-Nitride und Ba-Nitride. Die Beschichtungen umfassen weiterhin Carbide wie beispielsweise TiC, SiC, TaC, HfC, Al-Carbide, Ge-Carbide, Nb-Carbide, Zr-Carbide, Mo-Carbide, W-Carbide, V-Carbide, Cr-Carbide, Y-Carbide, Ce-Carbide, Mg-Carbide und Ba-Carbide. Beschichtungen umfassen Sulfide wie beispielsweise ZnS, CaS, SrS, BaS, CdS, PbS. Die Beschichtungen umfassen Fluoride wie beispielsweise CaF₂, SrF₂ und ZnF₂. Die Beschichtungen umfassen transparente Leiter wie beispielsweise In₂O₃, InSnO, ZnO, ZnO:Al und Sn-Oxid. Die Beschichtungen umfassen Oxide wie beispielsweise Al₂O₃, TiO₂, ZrO₂, HfO₂, Ta₂O₅, Nb₂O₅, Y₂O₃, MgO, CeO₂, SiO₂, La₂O₃, SrTiO₃, BaTiO₃, Ge-Oxide, Mo-Oxide, W-Oxide, V-Oxide und Cr-Oxide.
In einer Anwendung wie beispielsweise in einer Antireflexionsbeschichtung ist die Beschichtung eine Schichtstruktur aus TiO₂ und Al₂O₃. Die aufgelisteten Beschichtungsmaterialien dienen lediglich der Veranschaulichung und sollten nicht als abschließend betrachtet werden. Der Fachmann wird anerkennen, dass viele Wege existieren, um derzeitige MOE-Bestandteile mit Beschichtungen zu verbessern, die zuvor nicht in Erwägung gezogen worden sind.
Aus optischen Gründen können transparente Oxide als Antireflexionsbeschichtungen, Wellenleiter und optische Filterbeschichtungen verwendet werden. Graustufenfilter können erzeugt werden unter Verwendung von lichtabsorbierenden Beschichtungen wie beispielsweise Nitride und Carbide.
Das Trägergas kann irgendein inaktives Gas sein, wie beispielsweise Stickstoff, Helium oder Argon, das zum Transportieren von Dampfphasenreaktantengasen durch die Kammer 80 geeignet ist und kann auch verwendet werden, um die Kammer 18 zwischen Reaktantengaspulsen zu spülen.
Der Einlass 82 ist so konfiguriert, dass die Reaktantengase separat gehalten werden, bis sie in die Kammer 80 eingeführt werden, um dadurch unerwünschte Reaktionen von der CVD-Art und entsprechende Partikelbildung oder eine Stärkenungleichförmigkeit zu verhindern. Die Reaktantengase strömen über eine optische Struktur 84, wo SVD erfolgt. Die optische Struktur 84 stellt eine einzelne Struktur oder eine Partie von Strukturen dar.
Die optische Struktur 84 ist der Basisbestandteil eines MOE und kann irgendeine von einer Anzahl von optischen Strukturen sein. Als solches kann die optische Struktur 84 für Beugung, Lichtbrechung, Reflexion, Gittern, Wellenleiten oder andere Lichtformung oder Lichtleitungsfunktion konfiguriert sein. Die optische Struktur kann auf einer lichterfassenden Vorrichtung wie beispielsweise einer Lichtdiode, Solarzelle, CCD-Vorrichtung, CMOS-Vorrichtung oder integriertem Schaltkreis angeordnet sein. Die optische Struktur 84 kann auch ein aktives Element sein, das Licht erzeugt wie beispielsweise ein Laser, LED und dergleichen. Die optische Struktur kann auf einer lichtemittierenden Vorrichtung wie beispielsweise einer Laservorrichtung, VCSEL-Laservorrichtung, lichtabgebenden Diode, RC-LED oder einem integrierten Schaltkreis angeordnet sein.
Die optische Struktur 84 umfasst ein Substrat, auf dem andere Elemente der optischen Struktur 84 angeordnet sind. Bei bestimmten Ausführungen können zusätzliche Elemente der optischen Struktur 84 in dem Substrat integriert sein. Die optische Struktur 84 kann eine Vielzahl von Materialien umfassen, einschließlich Glas, Quarzgut, Silizium, SiO₂, SiON, Si₃N₄, Metalle, Germanium, Germaniumarsenid, III-V-Verbindung, Zinkselenid, Zinksulfid, II-VI-Verbindung, Acryl, Epoxy, Fluorpolymer, Polyamid, Polyimid, Polystyrol, Polyethylen, Polyethylenterephthalat, Polyurethan, PTFE, Polyolefine, Polycarbonat, Polymethylmethacrylat (PMMA), Styrolacrylonitril, Ormocer^TM, ein Hybridpolymer aus organisch modifizierten Keramiken, die von dem Fraunhofer-Institut für Silicatforschung (Fhh-ISC) hergestellt sind, EPON SU-8 Negativ, das ein photodefinierbares Epoxyharz ist, Ormosile (organisch modifizierte Silicate), Nanomere (Nanopartikel und Materialien vom Polymertyp, die organische Bestandteile enthalten), Kunststoffe und Plexiglas.
Die optische Struktur 84 kann mit einer ungleichmäßigen Struktur ausgestattet sein, die Subwellenlängenstrukturen umfasst. Subwellenlängenstrukturen weisen eine Größe auf, die geringer ist als die Wellenlänge des angewandten Lichtes, wie beispielsweise ultraviolettes, sichtbares oder infrarotes Licht. Alternativ weist die ungleichmäßige Struktur eine Größe auf, die geringer ist als das Hundertfache oder Zehnfache der Wellenlänge des angewandten Lichtes. Eine Größe kann als eine horizontale Länge auf einer Oberfläche, eine vertikale Höhe eine Stufe, eine Tiefe eines Grabens, ein Profil, eine Weite eines Grabens oder andere Größen, die in der Technik bekannt sind, gekennzeichnet werden. Die optische Struktur 84 kann eine Struktur sein wie beispielsweise ein Graben oder ein Napf mit verschiedenen Seitenverhältnissen wie beispielsweise größer als 1:1 und sogar größer als 10:1.
Die optische Struktur 84 kann hergestellt werden durch Kunststoffverarbeitungstechnologien wie beispielsweise Formpressen, Spritzgießen oder Hochdruckgießen. Andere Verarbeitungsverfahren umfassen Prägen, Replikation durch ultraviolett-gehärtetes Prägen, Gießen, Gesenkdrücken/Stanzen, einschneidiges Diamantendrehen für kontinuierliches Profil und direktes lithographisches Schreiben. Lithographische Verfahren, die bei der Halbleiterherstellung üblich sind, können auch verwendet werden, um die optische Struktur 84 auszubilden. Ein lithographisches Verfahren bildet die optische Struktur 84 aus durch Exponieren und Entwickeln der erwünschten Oberflächenreliefstruktur in ein photoempfindliches Material, das auf ein Stützsubstrat aufgetragen ist, und dann Überführen der Oberflächenreliefstruktur in das Substrat durch plasmareaktives Ionenätzen oder chemisches Ätzen. Ein Oberflächenmuster kann direkt auf Substratmaterial ausgebildet werden.
Eine spezielle Anwendung der optischen Struktur 84 erfolgt als nicht-aktive Komponente, die passiv Licht empfängt, leitet oder weiterleitet. Wie hierin definiert erzeugt eine nicht-aktive Komponente kein Licht oder emittiert kein Licht. Als eine nicht-aktive Komponente kann die optische Struktur 84 eine reflektierende Struktur oder ein DOE sein. Die optische Struktur 84 kann Teil eines nicht-aktiven MOEs sein, das in der Lage ist, als ein Strahlenformer, Strahlenteiler, Mikrolinse, Mikrolinsenanordnung, Diffuser, Laserdiodenausgleicher, Mustergenerator, Kollimator, Gittervorrichtung, optischer Filter, Wellenleiter, optischer Dämpfer, Verstärkungsabflachungsfilter, Graustufenfilter, Antireflexionsbeschichtungsstrukturen, Bildsensor, Kameralinse und für andere vielfältige Anwendungen verwendet zu werden. Die Mikrolinse und die Mikrolinsenanordnung weisen eine besondere Anwendungsmöglichkeit zur Verwendung als optische Ableser, Schnittstellen zwischen Lesedioden und optischen Fasern, Diffuserschirme, für die integrale Fotographie und als Kameras auf. Alle Anwendungen, auf die hierin Bezug genommen wird, haben spezielle Anforderungen an Beschichtungen aus einem dünnen Film auf der Grundlage ihrer beabsichtigten Anwendung.
Die optische Struktur 84 kann auch Teil eines nicht-aktiven MOEs sein, der an einer aktiven Komponente angebracht ist. Ein nicht-aktives MOE kann an der Oberfläche einer aktiven Komponente wie beispielsweise einer Halbleitervorrichtung angebracht sein, die Licht erzeugt. Als solches kann die nicht-aktive MOE dazu dienen, abgegebenes Licht zu beugen, erzeugt aber selbst kein Licht. Beugende Strukturen, die an dem Lichtweg der lichtabgebenden Komponenten angebracht sind, wie beispielsweise Laser und lichtemittierende Dioden (LEDs), sind übliche Anwendungen in der Technik.
Eine weitere übliche Anwendung in der Technik für nicht-aktive MOEs besteht darin, Licht aufzunehmen und zu erfassen. Derartige Anwendungen umfassen Lichtdioden, Solarzellen, CCD-Vorrichtungen, CMOS-Vorrichtungen und eine Vielzahl von Licht- und Bildsensoren. Komponenten, die Licht passiv aufnehmen, werden hierin auch als nicht-aktiv betrachtet.
Heizmittel 86, obwohl nicht bei allen Anwendungen erforderlich, können angewandt werden, um die optische Struktur 84 und Prozessgase gemäß den Prozessparametern zu erhitzen. Nicht verwendete Gase, Reaktionsprodukte und Trägergase treten aus der Kammer 80 durch einen Gasauslass 88 aus.
Unter Bezugnahme auf 9 ist eine optische Struktur 90 mit Stufen gezeigt, wobei ein dünner Film 92 durch SVD abgeschieden ist. Die SVD-Technik liefert einen hoch winkeltreuen dünnen Film 92 mit ausgezeichneter Stufenabdeckung. Die SVD-Technik ist verlässlich und in hohem Maße wiederholbar.
Unter Bezugnahme auf 10 ist eine optische Struktur 100 mit einem isolierten Graben 102 mit einem hohen Seitenverhältnis gezeigt. Die Struktur 100 kann eine Subwellenlängenstruktur, wobei der Graben 102 eine Größe mit einer Länge aufweist, die geringer ist als die Wellenlänge des angewandten Lichtes. Wiederum liefert die SVD-Technik eine ausgezeichnete Abdeckung mit dünnem Film, wodurch Hohlräume vermieden werden. Obwohl SVD Strukturen mit einem hohen Seitenverhältnis beschichten kann, kann die SVD-Technik nicht die darunter liegende Struktur replizieren. Das SVD-Wachstum ist isotrop und das Wachstum des SVD-Films erfolgt über die gesamte Oberfläche. Entsprechend wird das SVD-Wachstum letztendlich eine Struktur einebenen. SVD liefert eine ausgezeichnete Winkeltreue und Stufenabdeckung und realisiert eine Genauigkeit auf der Subnanometerebene bei der Steuerung der Filmstärke zusätzlich zur Bereitstellung von niedrigen Herstellungskosten infolge Batch-Verarbeitung.
SVD-Anwendungen für MOEs liefern viele Vorteile gegenüber herkömmlichen Techniken. SVD liefert ein selbstbeschränkendes Wachstum durch entweder ALD oder schnelle Dampfabscheidungstechniken. Die Filmstärke wird durch die Anzahl von Abscheidungszyklen gesteuert. Eine Rückkoppelung von Echtzeitüberwachungssystemen, z. B. optischen Überwachungssystemen, kann auch für eine Feineinstellung der Anzahl von Abscheidungszyklen bei sehr anspruchsvollen Anwendungen verwendet werden. Selbstbeschränkendes Wachstum liefert eine ausgezeichnete Oberflächenwinkeltreue und erlaubt Beschichtungen auf Strukturen mit hohen Seitenverhältnissen und Subwellenlängenstrukturen. Selbstbeschränkendes Wachstum erlaubt das Hohlraum-freie Füllen von Gräben und steuert die Schichtstärke, da die Stärke direkt mit der Anzahl von durchgeführten Zyklen in Verbindung steht.
SVD-Techniken erlauben das goßflächige Beschichten von gößeren Substraten als dies mit anderen Verfahren möglich ist. Dies erlaubt die Verwendung von Batch-Ausrüstung, was einen Produktionskostenvorteil darstellt. SVD-Techniken liefern weiterhin eine gute Reproduzierbarkeit für hohe Ausbeuten und liefern damit einen weiteren Produktionskostenvorteil.
SVD-Techniken erlauben, dass die Materialzusammensetzung auf atomarer Ebene gesteuert wird. Dies erlaubt die Produktion von Beschichtungen und dünnen Filmen mit scharfen Schnittstellen und Gittern. SVD-Techniken erlauben weiterhin eine Oberflächenmodifikation wie beispielsweise dünne Filme, die hydrophob, biokompatibel verwendet werden, oder um die Härte zu verbessern. SVD ist für das Einebnen von dreidimensionalen MOEs geeignet, indem Gräben ohne Hohlräume gefüllt werden.
SVD beruht auf getrennten Expositionen von Reaktanten, so dass chemische Expositionen räumlich und zeitlich getrennt sind. Als solches treten bei SVD keine Gasphasenreaktionen und keine Gasphasenpartikelerzeugung wie bei CVD auf. SVD erlaubt die Verwendung von Vorläufern, die miteinander hochreaktiv sind, wodurch eine wirksame Materialverwendung ermöglicht wird. SVD liefert eine ausreichende Zeit, um einen jeden Reaktionsschritt abzuschließen, wodurch qualitativ hochwertige Materialien bei geringen Verfahrenstemperaturen erlaubt werden.
SVD-Techniken nehmen breite Verarbeitungstemperaturfenster auf. Dies erlaubt die Herstellung von mehrschichtigen Strukturen in einem kontinuierlichen Verfahren. Beispiele von Niedrigtemperaturbeschichtungen umfassen TiO₂, das bei Raumtemperatur beschichtet werden kann, und Al₂O₃, das bei 50° C oder sogar weniger wächst. Organische Materialien sind besonders bevorzugt für patientennahe und personalisierte medizinische Anwendungen, da Glas in bestimmten Umgebungen nicht akzeptiert ist.
ALD zeigt eine genaue, aber geringe Wachstumsgeschwindigkeit. Um das langsame Wachstum zu kompensieren, kann Batch-Verarbeitung verwendet werden, um das Produktionsvolumen zu erhöhen. ALD ist gut für die Produktion eines goßen und gleichförmigen Bereiches geeignet. Somit liefert ALD eine MOE-Beschichtung bei niedrigen Kosten infolge der Winkeltreue und Gleichförmigkeit der Batch-Verarbeitung bei goßen Flächen. ALD kann verwendet werden, um goße Flächensubstrate mit Größen von 300 mm bis mehreren Metern zu beschichten. Weiterhin erlaubt die schnelle Dampfabscheidung erheblich schnellere Wachstumsgeschwindigkeiten.
SVD erlaubt, dass alle Oberflächen eines Substrates oder die ganze Oberfläche zur gleichen Zeit beschichtet wird. Die Beschichtung aller Seiten eines Substrates in einer einzelnen Auftragung ist bei bestimmten Fällen nützlich. Beispielsweise werden Antireflexions- und Passivierungsbeschichtungen auf allen Seiten einer Komponente bei bestimmten Anwendungen benötigt. Eine doppelseitige oder mehrseitige Beschichtung ist bei einigen herkönunlichen Verfahren sehr schwierig.
Durch SVD hergestellte Filme sind stiftlochfrei, was bei Anwendungen, die elektrische Felder verwendet (kein Durchschlagen), oder bei Schutzanwendungen gegenüber Atomen/Ionen/Molekülen, biologischen Substanzen oder Bestrahlungsenergie essentiell ist. Bei diesen Schutzanwendungen sind oft dünne Filmschichten (< 20 nm) erwünscht, da die dünnen Schichten nicht die MOE-Funktionalität zeigen. SVD erlaubt die Produktion von sehr dünnen Filmschichten ohne Stiftlöcher.
SVD kann dünne Filme mit üblichen kostengünstigen Materialien wie beispielsweise Al₂O₃, SiO₂ und TiO₂ herstellen. Für Al₂O₃ kann SVD verwendet werden, um dünne Filme herzustellen für MOEs mit einem Brechungsindex von weniger als 1,7. Für SiO₂-Beschichtungen kann SVD dünne Filme herstellen mit einem Brechungsindex von weniger als 1,5. Für TiO₂ kann SVD dünne Filme mit einem Brechungsindex von größer als 2 und 2,5 herstellen. Die hohen und niedrigen Brechungsindizes erlauben, dass die Beschichtungen verwendet werden beispielsweise als Antireflexionsbeschichtungen, optische Filterbeschichtungen wie beispielsweise Hochpass-, Tiefpass- oder Bandpassfilter und Bandsperrfilter, Wellenleiter, optische Dämpfer, Verstärkungsabflachungsfilter, Graustufenfilter und andere optische Beschichtungen, die einen großen Unterschied des Brechungsindex erfordern.
SVD liefert einen einfachen Weg, um Filmstrukturen auf einem MOE einzustellen, da eine jede Kombination aus gepulstem Material verschieden sein kann. SVD kann Beschichtungen für optische Elemente mit einer Gradientenbrechungsindexschicht bereitstellen. Das Maßschneidern von Strukturen aus dünnem Film erlaubt auch das Erzeugen von Brechungsindi zes, die nicht natürlicherweise existieren, und erlauben eine flexible Konstruktion aus mehrschichtigen optischen Filtern.
Die SVD-Technik ist in der Lage, Schichten auszubilden, die dünn genug sind, um nicht die Funktionalität des MOE zu inhibieren. Dünne Filme können auf MOEs als Grenzbeschichtungen zum Schutz gegen die Umwelt aufgetragen sein, wie beispielsweise TiO₂ und Ta₂O₅ gegen chemische Substanzen. Dünne Filme können auch biokompatible Oberflächenbeschichtungen liefern wie beispielsweise TiO₂ und Ta₂O₅. Dünne Filme können auch als Graustufenfilter verwendet werden unter Verwendung von Nitriden oder Carbiden wie beispielsweise TiN, AlN und TiC.
Obwohl durch SVD erzeugte dünne Filme verglichen mit anderen Verfahren nicht hart sind, sind sie härter als die meisten organischen Beschichtungen. SVD kann somit Beschichtungen zum Schutz von MOE gegenüber mechanischer Energie (Kratzfestigkeit) bereitstellen unter Verwendung von Oxiden, Nitriden oder Carbiden wie beispielsweise TiO₂, TiN, AlN und TiC.
Abgeschiedene dünne Filme können unterschiedliche Brechungsindizes aufweisen abhängig von der beabsichtigten Anwendung. Ein Brechungsindex kann von 1,2 bis mehr als 3 reichen.
Es ist sehr schwierig, eine direkt optische Messung einer MOE-Struktur zu Zwecken der Verfahrenssteuerung vorzunehmen. Ein SVD-Prozess-Batch umfasst somit typischerweise zusätzliche Überwachungsglassubstrate für die direkte Prozesssteuerung.
Beim Betrieb haben sich die SVD-Techniken der vorliegenden Erfindung gegenüber herkömmlichen Verfahren bei der Bereitstellung winkeltreuer dünner Filme als überlegen erwiesen. In einem ersten Beispiel wurde eine Beschichtung mit einem geringen optischen Verlust und hohem Brechungsindex auf ein MOE bei Raumtemperatur aufgebracht. Ein 155 mm × 265 mm Glasverfahrensüberwachungssubstrat (Borsilicatglas OA-2 (NEG)) und Substrate mit MOE-Strukturen wurden in den Reaktionsraum eines ALD-Batch-Reaktors vom Flusstyp eingegeben. Das Substrat wurde auf einer planaren Substrathalterebene angeordnet, um nur eine Seite der Glassubstratoberfläche dem Gasstrom auszusetzen.
Nach Beschicken des Reaktors mit dem Substrat wurde der Reaktor mit N₂-Gas (Reinheit 99,99 %, AGA) gespült. Die Flussgeschwindigkeit war 2,75 SLM und die Pumpgeschwindigkeit wurde eingestellt, um einen Druck von etwa 120 Pascal innerhalb des Reaktionsraumes aufrechtzuerhalten. Man erlaubt, dass sich der Reaktionsraum für acht Stunden ohne Heizen stabilisierte, wobei während der Zeit das Glassubstrat eine Temperatur von etwa 22° C erreichte.
Pulse von Chemikalien wurden nachfolgend in den Reaktionsraum eingeführt, um die Oberfläche des Substrates zu kontaktieren. Die erste Chemikalie war TiCl₄ (Reinheit 99,9 %, Sigma-Aldrich), die Übergangsmetallchemikalien- und Metallquelle. Die zweite Chemikalie war deionisiertes Wasser H₂O, die Sauerstoffquelle. Sowohl die erste als auch die zweite Chemikalie wurden von äußeren Vonatsgefäßen verdampft. Das TiCl₄-Quellenmaterial hatte Raumtemperatur, etwa 21° C, und das H₂O-Quellenmaterial hatte 14° C. Zwischen den Pulsen wurde der Reaktionsraum mit N₂-Gas gespült.
Der Pulszyklus war wie folgt: ein TiCl₄-Puls, gefolgt von einem Spülen mit N₂, gefolgt von einem H₂O-Puls und gefolgt von einem Spülen mit N₂. Die Pulslängen waren wie folgt:

Pulsquellen	Pulslänge (Sekunden)
TiCl₄	0,2
N₂-Spülung	10,0
H₂O	0,6
N₂-Spülung	10,0

Die Pulszyklen wurden 6.000-mal wiederholt. Ein Test mit einem Klebeband ergab, dass die Adhäsion des TiO₂-Films an dem Substrat ausgezeichnet ist. Unter Bezugnahme auf 11 ist eine Graphik dargestellt, die das Transmissionsspektrum des TiO₂-Films zeigt.
Die Transmissionsdaten gaben die folgenden Brechungsindexwerte:
Die durchschnittliche Stärke des TiO₂-Films betrug 507 nm und die durchschnittliche Wachstumsgeschwindigkeit betrug 0,0845 nm pro Zyklus. Die Transmissionsdaten zeigen, dass die optischen Verluste oberhalb 500 nm unterhalb von 0,3 % und oberhalb 1000 nm unterhalb von 0,1 % sind. Ohne spezifische Optimierung des Verfahrens waren die Werte vergleichsweise gleichförmig und zeigten eine Stärkenungleichförmigkeit von weniger als 5 % über dem Substratbereich.
In einem zweiten Beispiel wird eine zweischichtige Antireflexionsschicht mit 840 nm auf eine optische Struktur bei einer vergleichsweise niedrigen Temperatur aufgebracht. Ein zweischichtiger dünner Film mit antireflektierendem Design erfordert einen dünnen Film mit einem hohen und einem niedrigen Brechungsindex. In diesem Beispiel ist TiO₂ der Film mit dem hohen Index und Al₂O₃ der Film mit dem niedrigen Index. Das Überwachungssubstrat ist Borsilikatglas OA-2 (NEG).
Zwei Stücke Glasverfahrensüberwachungssubstrate mit 195 mm × 265 mm wurden in den Reaktionsraum eines ALD-Batch-Reaktors von Flusstyp gegeben, der auch Substrate mit MOE-Strukturen in dem gleichen Batch-Ansatz enthielt. Eines der Substrate lag auf dem planaren Substrathalterrahmen, um beide Seiten der Glassubstratoberflächen dem Gasstrom auszusetzen. Dies erlaubt eine Antireflexionsbeschichtung auf beiden Seiten des Substrates. Ein weiteres Substrat war gegen die planare Oberfläche gelegt, um ein Wachstum auf der Rück seite zu verhindern und weist somit eine Antireflexionsbeschichtung nur auf einer Seite des Glassubstrates auf.
Nach Beschicken des Reaktors mit dem Substrat wurde der Reaktor mit N₂-Gas (Reinheit 99,99 %, AGA) gespült. Die Flussgeschwindigkeit betrug 2,75 SLM und die Pumpgeschwindigkeit wurde eingestellt, um einen Druck von etwa 120 Pa innerhalb des Reaktionsraumes aufrechtzuerhalten. Man erlaubte, dass sich der Reaktionsraum für acht Stunden stabilisierte, wobei während dieser Zeit das Glassubstrat eine Temperatur von etwa 82° C erreichte.
Pulse von Chemikalien wurden nachfolgend in den Reaktionsraum eingeführt, um die Oberfläche des Substrates zu kontaktieren. Die erste Chemikalie war TiCl₄ (Reinheit 99,9 %, Sigma-Aldrich), die Übergangsmetallchemikalien- und Metallquelle. Die zweite Chemikalie war deionisiertes Wasser H₂O, die Sauerstoffquelle. Sowohl die erste als auch die zweite Chemikalie aus externen Vonatsgefäßen verdampft. Das TiCl₄-Quellenmaterial hatte Raumtemperatur, etwa 21 ° C, und das H₂O-Quellenmaterial hatte 14° C. Zwischen den Pulsen wird der Reaktionsraum mit N₂-Gas gespült. Der Pulszyklus war somit wie folgt: ein TiCl₄-Puls, gefolgt von einer Spülung mit N₂, gefolgt von einem H₂O-Puls und gefolgt von einer Spülung mit N₂. Die Pulslängen waren wie folgt:

Pulsquellen	Pulslänge (Sekunden)
TiCl₄	0,4
N₂-Spülung	10,0
H₂O	0,6
N₂-Spülung	10,0

Dieser Zyklus ergab Wachstumsgeschwindigkeiten von etwa 0,056 nm pro Zyklus. Der Zyklus wurde 700-mal wiederholt. Der Brechungsindex des sich ergebenden Filmes betrug etwa 2,28.
Die zweite Antireflexionsbeschichtung umfasste Pulse aus TMA (Reinheit 99,9 %, Crompton), die Organometallchemikalien- und Aluminiumquelle wiesen eine Temperatur von 21 ° C auf. Die zweite Beschichtung umfasste auch Pulse von deionisiertem Wasser H₂O, wobei die Sauerstoffquelle eine Temperatur von 14° C aufwies. Beide Chemikalien wurden aus externen Vorratsgefäßen verdampft und in den Reaktionsraum so eingeführt, dass sie sequenziell die Oberfläche der Substrate kontaktierten. Zwischen Pulsen wurde der Reaktionsraum mit N₂-Gas gespült. Somit war der Pulszyklus wie folgt: ein TMA-Puls gefolgt von einer N₂-Spülung, gefolgt von einem H₂O-Puls und gefolgt von einer N₂-Spülung. Die Pulslängen waren wie folgt:

Pulsquellen	Pulslänge (Sekunden)
TMA	0,4
N₂-Spülung	7,0
H₂O	0,6
N₂-Spülung	10,0

Dieser Zyklus liefert eine Wachstumsgeschwindigkeit von etwa 0,081 nm pro Zyklus. Der Zyklus wurde 2.130-mal wiederholt. Der Brechungsindex betrug etwa 1,60.
Nachdem die Zyklen der zweiten Schicht vollständig waren, war ein Antireflexionsfim auf dem Glassubstrat vorhanden. Der Antireflexionsfilm deckte die exponierte Oberfläche des Glassubstrates vollständig ab. Das sich ergebende Glassubstrat wurde aus dem Reaktionsraum entfernt. Ein Test mit einem Klebeband wurde durchgeführt, um die Adhäsion des Antireflexionsfilmes auf dem Substrat zu bestimmen und man hat festgestellt, dass sie ausgezeichnet war.
Unter Bezugnahme auf 12 ist eine Graphik gezeigt, die das Transmissionsspektrum des sich ergebenden antireflektierenden dünnen Filmes zeigt. Der antireflektierende dünne Film wurde mit einem Spektrophotometer analysiert, um die aufgetragenen relativen Transmissionen zu liefern.
Ohne spezifische Optimierung des Verfahrens waren die Spitzenwellenlängenwerte vergleichsweise gleichförmig. Über der Substratfläche wies das Substrat mit einer einseitigen Beschichtung eine durchschnittliche Spitzenwellenlänge von 838 nm mit einer Standardabweichung von 2,6 nm auf. Das Substrat mit einer zweiseitigen Beschichtung wies eine durchschnittliche Spitzenwellenlänge von 837 nm mit einer Standardabweichung von 2,6 nm auf.
Das Feineinstellen des Filters kann leicht erreicht werden durch Ändern der Anzahl der Zyklen.
In einem dritten Beispiel wird eine SiO₂:Al₂O₃-Beschichtung auf ein Substrat aufgetragen unter Verwendung der RVD-Technik. Ein 155 mm × 265 mm Glasverfahrensüberwachungssubstrat (Borosilikatglas OA-2 (NEG)) und Substrate mit MOE-Strukturen wurden in den Reaktionsraum eines ALD-Batch-Reaktors vom Flusstyp gegeben. Das Substrat lag auf der planaren Substrathalterebene um nur eine Seite der Glassubstratoberfläche dem Gasstrom auszusetzen.
Nach dem Beschicken des Reaktors mit dem Substrat wurde der Reaktor mit N₂-Gas (Reinheit 99,99 %, AGA) gespült. Die Strömungsgeschwindigkeit betrug 3 SLM und die Pumpgeschwindigkeit wurde so eingestellt, dass ein Druck von etwa 90 Pa innerhalb des Reaktionsraumes aufrecht erhalten wurde. Man erlaubte, dass sich der Reaktionsraum für fünf Stunden stabilisierte, wobei während der Zeit das Glassubstrat eine Temperatur von etwa 300° C erreichte.
Abwechselnde Pulse aus erster und zweiter Chemikalie wurden dann in den Reaktionsraum eingeführt. Die erste Chemikalie war eine chemische Verbindung, die Silicium und TMA (Trimethylaluminium Al(CH₃)₃, Reinheit 99,9 %, Crompton) enthielt, die Organometallchemikalien- und Aluminiumquelle. Die zweite Chemikalie war „Tris(Tert-Butoxy)Silanol" (Reinheit 99,999 %), hergestellt von Aldrich Chemical Company, Inc. Die Chemikalien wurden aus externen Vorratsgefäßen verdampft und in den Reaktionsraum so eingeführt, dass sie sequenziell die Oberfläche der Substrate kontaktierten. Das TMA-Quellenmaterial hatte Raumtemperatur (etwa 21° C) und „Tris(Tert-Butoxy)Silanol"-Quellenmaterial hatte 85° C. Zwischen den Pulsen wurde der Reaktionsraum mit N₂-Gas gespült. Somit war der Pulszyklus wie folgt: ein TMA-Puls, gefolgt von einer N₂-Spülung, gefolgt von einem „Tris(Tert-Butoxy)Silanol"-Puls und gefolgt von einer N₂-Spülung. Die Pulslängen waren wie folgt:

Pulsquellen	Pulslänge (Sekunden)
TMA	0,6
N₂-Spülung	2,0
"Tris(Tert-Butoxy)Silanol"	10,0

N₂-Spülung 4,0
Dieser Zyklus wurde 200-mal wiederholt. Ein Zyklus führt zu einem Film mit geringem Index mit etwa einer Schicht aus Al₂O₃ und drei Schichten SiO₂.
Ein Klebebandtest wurde durchgeführt, um die Adhäsion des SiO₂-Filmes an dem Substrat zu bestimmen, und es wurde festgestellt, dass diese ausgezeichnet war. Die durchschnittliche Stärke des SiO₂-Films betrug 223 nm und die durchschnittliche Wachstumsgeschwindigkeit betrug 1,12 nm pro Zyklus. Der Brechungsindex betrug etwa 1,474. Ohne irgendwelche spezielle Optimierung des Prozesses waren die Werte vergleichsweise gleichförmig, was eine Stärkenungleichförmigkeit von weniger als 2 % über dem Substratbereich zeigte.
In einem vierten Beispiel wurden eine Beschichtung mit geringem optischen Verlust und hohem Brechungsindex aus Ta₂O₅ auf ein Substrat bei einer vergleichsweise moderaten Temperatur aufgetragen. Ein 195 mm × 165 mm Glasverfahrensüberwachungssubstrat (Borsilikatglas OA-2 (NEG)) und Substrate mit MOE-Strukturen wurden in den Reaktionsraum eines ALD-Batch-Reaktors vom Flusstyp gegeben. Das Substrat lag auf der Planaren Substrathalterebene, um nur eine Seite der Glassubstratoberfläche dem Gasstrom auszusetzen.
Nach Beladen des Reaktors mit dem Substrat wurde der Reaktor mit einem N₂-Gas (Reinheit 99,99 %, AGA) gespült. Die Strömungsgeschwindigkeit betrug 2,75 SLM und die Pumpgeschwindigkeit wurde eingestellt, um einen Druck von etwa 120 Pa innerhalb des Reaktionsraumes aufrechtzuerhalten. Man erlaubt, dass sich der Reaktionsraum für drei Stunden stabilisierte, während derer das Glassubstrat eine Temperatur von etwa 250° C erreichte.
Abwechselnde Pulse aus Chemikalien wurden sequenziell in den Reaktionsraum eingeführt. Eine erste Chemikalie war Tantal (V)-Pentakis-Ethoxid [Ta(OEt)₅]₂ (99,99 % Inorgtech), die Organometallchemikalien- und Tantahnetallquelle. Die zweite Chemikalie war deionisiertes Wasser H₂O, die Sauerstoffquelle. Die erste und zweite Chemikalie wurden aus externen Vorratsgefäßen verdampft und in den Reaktionsraum eingeführt, so dass sie sequenziell die Oberfläche der Substrate kontaktierten. Das [Ta(OEt)₅]₂-Quellenmaterial hatte eine Temperatur von 140° C und das H₂O-Quellenmaterial hatte 20° C. Zwischen den Pulsen wurde der Reaktionsraum mit N₂-Gas gespült. Der Pulszyklus war somit wie folgt: ein TiCl₄-Puls, gefolgt von einer N₂-Spülung, gefolgt von einem H₂O-Puls und gefolgt von einer N₂-Spülung. Die Pulslängen waren wie folgt:

Pulsquellen	Pulslänge (Sekunden)
[Ta(OEt)₅]₂	0,6
N₂-Spülung	0,6
H₂O	0,5
N₂-Spülung	1,7

Dieser Zyklus wurde 11.605-mal wiederholt. Ein Klebebandtest wurde durchgeführt, um die Adhäsion des Ta₂O₅-Films an dem Glassubstrat zu bestimmen und man hat festgestellt, dass diese ausgezeichnet war.
Unter Bezugnahme auf 13 ist eine Graphik gezeigt, die das Transmissionsspektrum des sich ergebenden dünnen Films darstellt. Der dünne Film wurde mit einem Spektrometer analysiert, um die aufgetragenen relativen Transmissionen zu ergeben.
Die durchschnittliche Stärke des Ta₂O₅-Films betrug 470 nm und die durchschnittliche Wachstumsgeschwindigkeit betrug 0,0405 nm/Zyklus. Typischerweise war die Absorption von Ta₂O₅ weniger als 0,1 %. Ohne irgendwelche spezielle Optimierung des Verfahrens waren die Werte vergleichsweise gleichförmig, was eine Stärkenungleichförmigkeit von weniger als 3 % über dem Substratbereich zeigte.
In einem fünften Beispiel wird ein vergleichsweise dicker dünner Film mit geringem optischen Verlust und hohem Brechungsindex bei einer moderaten Temperatur ausgebildet. 195 mm × 265 mm Glasverfahrensüberwachungssubstrat (Glas 1737F, Corining) wurde in den Reaktionsraum eines ALD-Batch-Reaktors vom Flusstyp gegeben. Das Substrat lag auf der planaren Substrathalterebene, um nur eine Seite der Glassubstratoberfläche dem Gasstrom auszusetzen.
Nach Beschicken des Reaktors mit dem Substrat wurde der Reaktor mit N₂-Gas (Reinheit 99,99 %, AGA) gespült. Die Strömungsgeschwindigkeit betrug 3 SLM und die Pumpgeschwindigkeit wurde so eingestellt, dass ein Druck von etwa 120 Pa innerhalb des Reaktions raumes aufrecht erhalten wurde. Man erlaubte, dass sich der Reaktionsraum für fünf Stunden ohne Erhitzen stabilisierte, wobei während der Zeit das Glassubstrat eine Temperatur von etwa 280° C erreichte.
Abwechselnde Pulse aus erster und zweiter Chemikalie wurden dann in den Reaktionsraum eingeführt. Die erste Chemikalie war TMA (Reinheit 99,9 %, Crompton), die Organometallchemikalien- und Aluminiumquelle, mit einer Temperatur von 21 ° C. Die zweite Chemikalie war deionisiertes Wasser H₂O, die Sauerstoffquelle, mit einer Temperatur von 14° C. Die Vorläufer wurden aus externen Vorratsgefäßen verdampft und in den Reaktionsraum mit N₂-Gas eingeführt, so dass sie sequenziell die Substratoberfläche kontaktierten. Zwischen den Pulsen wurde der Reaktionsraum mit N₂-Gas gespült. Der Pulszyklus war somit wie folgt: ein TMA-Puls, gefolgt von einer N₂-Spülung, gefolgt von einem H₂O-Puls und gefolgt von einer N₂-Spülung. Die Pulslängen waren wie folgt:

Pulsquellen	Pulslänge (Sekunden)
TMA	1,0
N₂-Spülung	1,0
H₂O	0,4
N₂-Spülung	1,0

Ein Test wurde durchgeführt, um die Adhäsion des Al₂O₃-Films an dem Glas zu bestimmen und man hat festgestellt, dass diese ausgezeichnet ist. Dieser Zyklus ergab eine Wachstumsgeschwindigkeit von etwa 0,10 nm/Zyklus. Der Zyklus wurde 9.927-mal wiederholt. Der Brechungsindex des sich ergebenden Films ist etwa 1,6.
Unter Bezugnahme auf 14 ist eine Graphik gezeigt, die das Transmissionsspektrum des sich ergebenden dünnen Films darstellt. Der dünne Film wurde mit einem Spektrophotometer analysiert, um die aufgetragenen relativen Transmissionen zu ergeben.
Es wird für die Fachleute auf dem Gebiet offenkundig sein, dass viele Änderungen an den Details der oben beschriebenen Ausführungsformen vorgenommen werden können, ohne von dem der Erfindung zugrundeliegenden Prinzip abzuweichen. Der Umfang der vorliegenden Erfindung sollte deshalb nur durch die folgenden Ansprüche bestimmt werden.
Zusammenfassung
Es wird ein mikrooptisches Element hergestellt durch Dampfabscheidungstechniken wie bspw. Atomschichtabscheidung. Eine optische Struktur (90) mit einer Oberfläche mit ungleichmäßigen Strukturen wird gegenüber einem oder mehreren Vorläuferdämpfen exponiert, um das Wachstum eines selbstbeschränkenden Films auf der Oberfläche der optischen Struktur zu erzeugen. Die Fihnstärke kann erhöht und gesteuert werden durch nachfolgende Expositionen. Der sich ergebende Film (92) passt sich and die Oberflächenstrukturen mit unterschiedlichen komplexen Größen an.

Claims

Verfahren zum Herstellen eines mikrooptischen Elementes, umfassend: Bereitstellen einer optischen Struktur, wobei die optische Struktur eine Oberfläche aufweist mit einer ungleichmäßigen Struktur mit einer Größe von weniger als dem Hundertfachen der Wellenlänge des angewandten Lichtes; Einbringen der optischen Struktur in einen Reaktionsraum; Einführen einer ersten Chemikalie in den Reaktionsraum, so dass ein Teil der ersten Chemikalie auf der optischen Struktur adsorbiert; Spülen des Reaktionsraumes nach dem Einführen der ersten Chemikalie; Einführen einer zweiten Chemikalie in den Reaktionsraum, so dass ein Teil der zweiten Chemikalie mit der adsorbierten ersten Chemikalie reagiert, um einen selbstbeschränkenden Film auszubilden, der sich an die optische Struktur anpasst; und Spülen des Reaktionsraumes nach dem Einführen der zweiten Chemikalie.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die auf der optischen Struktur adsorbierte Chemikalie einen monomolekularen Film ausbildet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die auf der optischen Struktur adsorbierte erste Chemikalie weniger als einen monomolekularen Film ausbildet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die optische Struktur eine beugende optische Struktur ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die optische Struktur eine lichtbrechende optische Struktur ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Ausbilden der optischen Struktur ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Spritzgießen, Formpressen, Prägen, Gießen und einem lithographischen Verfahren.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die optische Struktur ein nicht-aktives Element ist.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die optische Struktur ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus einem Strahlenformer, einem Strahlenteiler, einer Mikrolinse, einer Mikrolinsenanordnung, einem Diffuser, einem Laserdiodenausgleicher, einem Mustergenerator, einem Kollimator, einer Gittervorrichtung, einem DNA-Chip, einem Biochip, einem optischen Filter, einem Wellenleiter, einem optischen Dämpfer, einem Verstärkungsabflachungsfilter, einem Graustufensfilter, einen Bildsensor und Antireflexionsstrukturen.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die optische Struktur auf einem integrierten Schaltkreis angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die optische Struktur auf einer lichterfassenden Vorrichtung angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die lichterfassende Vorrichtung ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus einer Lichtdiode, einer Solarzelle, einer CCD-Vorrichtung, einer CMOS-Vorrichtung und einem integrierten Schaltkreis.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die optische Struktur auf einer lichtabgebenden Vorrichtung angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die lichtabgebende Vorrichtung ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus einer Laservorrichtung, einer VCSEL-Laservorrichtung, einer lichtabgebenden Diode, einer RC-LED und einem integrierten Schaltkreis.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der selbstbeschränkende Film ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus einer antireflektierenden Beschichtung, einem optischen Tiefpassfilter, einem optischen Hochpassfilter, einem optischen Bandpassfilter, einem optischen Bandsperrfilter, einem Wellenleiter, einem optischen Dämpfer, einem Verstärkungsabflachungsfilter, einem Graustufenfilter oder einer Passivierungsschicht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die optische Struktur ein Material enthält, das aus der Gruppe ausgewählt ist bestehend aus Glas, Quarzgut, Silizium, Si-Oxid, Si-Nitrid, Si-Oxynitrid, Ge, einer II-VI-Verbindung und einer III-V-Verbindung.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die optische Struktur ein Material umfasst, das aus der Gruppe ausgewählt ist bestehend aus Acryl, Epoxy, Fluorpolymer, Polyamid, Polyimid, Polystyrol, Polyethylen, Polyethylenterephthalat, Polyurethan, PTFE, Polyolefinen, Polycarbonat, Polymethylmethacrylat (PMMA), Ormocer^TM, Hybridpolymeren, EPON SU-8-Epoxyharz, organisch modifizierten Silicaten (Ormosile), Nanomeren, Kunststoffen und Plexiglas.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der selbstbeschränkende Film ein Metall umfasst, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Al, Ti, Si, Ge, Ta, Nb, Zr, Hf, Mo, W, V, Cr, Cu, Mo, Pt, Pd und Ir.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der selbstbeschränkende Film ein Oxid enthält, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Al-Oxid, Ti-Oxid, Si-Oxid, Ge-Oxid, Ta-Oxid, Nb-Oxid, Zr-Oxid, Hf-Oxid, Mo-Oxid, W-Oxid, V-Oxid, Cr-Oxid, Y-Oxid, Ce-Oxid, Mg-Oxid und Ba-Oxid.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der selbstbeschränkende Film ein Nitrid umfasst, das ausgewählt ist aus der Gruppe aus Al-Nitrid, Ti-Nitrid, Si-Nitrid, Ge-Nitrid, Ta-Nitrid, Nb-Nitrid, Zr-Nitrid, Hf-Nitrid, Mo-Nitrid, W-Nitrid, V-Nitrid, Cr-Nitrid, Y-Nitrid, Ce-Nitrid, Mg-Nitrid und Ba-Nitrid.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der selbstbeschränkende Film ein Carbid umfasst, das ausgewählt ist aus der Gruppe aus Al-Carbid, Ti-Carbid, Si-Carbid, Ge-Carbid, Ta-Carbid, Nb-Carbid, Zr-Carbid, Hf-Carbid, Mo-Carbid, W-Carbid, V-Carbid, Cr-Carbid, Y-Carbid, Ce-Carbid, Mg-Carbid und Ba-Carbid.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der selbstbeschränkende Film Oxid und Nitrid umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der selbstbeschränkende Film Oxid und Carbid umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der selbstbeschränkende Film Nitrid und Carbid umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der selbstbeschränkende Film ein Sulfid umfasst, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Zn-Sulfid, Ca-Sulfid, Sr-Sulfid, Ba-Sulfid, Cd-Sulfid und Pb-Sulfid.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der selbstbeschränkende Film ein Fluorid umfasst, das aus der Gruppe ausgewählt ist bestehend aus Ca-Fluorid, Sr-Fluorid und Zn-Fluorid.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der selbstbeschränkende Film einen transparenten Leiter umfasst, das aus der Gruppe ausgewählt ist bestehend aus In-Oxid, Sn-Oxid, InSn-Oxid, Zn-Oxid, und Zn-Oxid, das mit Al dotiert ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der selbstbeschränkende Film einen Brechungsindex von etwa 1,2 bis etwa 3 aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die ungleichmäßige Struktur eine Größe aufweist, die geringer ist als das Zehnfache der Wellenlänge des angewandten Lichts.
Verfahren nach Anspruch 28, wobei die ungleichmäßige Struktur eine Größe aufweist, die geringer ist als die Wellenlänge des angewandten Lichtes.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die optische Struktur ein DNA-Chip ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die optische Struktur ein Biochip ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Exponieren der optischen Struktur gegenüber der ersten und der zweiten Chemikalie bei einer Temperatur von weniger als 150°C durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 32, wobei das Exponieren der optischen Struktur gegenüber der ersten und der zweiten Chemikalie bei einer Temperatur von weniger als 90°C durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 33, wobei das Exponieren der optischen Struktur gegenüber der ersten und der zweiten Chemikalie bei einer Temperatur von weniger als 60°C durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 34, wobei das Exponieren der optischen Struktur gegenüber der ersten und der zweiten Chemikalie bei etwa Raumtemperatur durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 32, wobei der selbstbeschränkende Film ein Material umfasst, das ausgewählt ist aus der Gruppe aus TiO₂, Al₂O₃, ZnO, SiO₂, Ta₂O₅ und Nb₂O₅.
Verfahren nach Anspruch 36, wobei der selbstbeschränkende Film eine Schichtstruktur aus TiO₂ und Al₂O₃ aufweist.
Verfahren nach Anspruch 37, wobei der selbstbeschränkende Film eine Antireflexionsbeschichtung ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die ungleichmäßige Struktur ein Seitenverhältnis von etwa 1 zu 1 aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die ungleichmäßige Struktur ein Seitenverhältnis von etwa 1 zu 10 aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, weiter umfassend das Betreiben des Reaktionsraumes bei Atmosphärendruck.
Verfahren nach Anspruch 1 weiter umfassend das Betreiben des Reaktionsraumes bei weniger als Atmosphärendruck.
Verfahren nach Anspruch 1, weiter umfassend das Betreiben des Reaktionsraumes bei einem Druck von etwa 0,1 mbar bis etwa 50 mbar.
Verfahren nach Anspruch 1, weiter umfassend das Erhitzen des Reaktionsraumes.
Verfahren nach Anspruch 44 weiter umfassend das Betreiben des Reaktionsraumes bei einer Temperatur von etwa 150°C bis etwa 600°C.
Verfahren nach Anspruch 44, weiter umfassend das Betreiben des Reaktionsraumes bei einer Temperatur von etwa 250°C bis etwa 550°C.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Reaktionsraum in einem Atomschichtabscheidungsreaktor enthalten ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Einführen der ersten und der zweiten Chemikalie in den Reaktionsraum das Einführen eines inerten Trägergases umfasst, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Stickstoff, Helium, Neon, Argon, Neon und Kohlendioxid.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erste und die zweite Chemikalie in Form eines Dampfes vorliegen.
Verfahren nach Anspruch 1, weiter umfassend das Hindurchführen eines Inertgases durch des Reaktionsraum
Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein Zyklus Einführen der ersten Chemikalie, Spülen des Reaktionsraumes, Einführen der zweiten Chemikalie und Spülen des Reaktionsraumes umfasst und weiter das Wiederholen des Zyklus umfasst, um die Stärke des selbstbeschränkenden Filmes zu erhöhen.
Verfahren nach Anspruch 51, weiter umfassend das Wiederholen des Zyklus von 1- bis 100.000-mal.
Mikrooptisches Element, umfassend: eine optische Struktur mit einer Oberfläche mit einer ungleichmäßigen Struktur mit einer Größe von weniger als dem Hundertfachen einer Wellenlänge von angewandtem Licht; und einen selbstbeschränkenden Film, der auf wenigstens einem Teil der Oberfläche angeordnet ist und sich an die Oberfläche anpasst, wobei der selbstbeschränkende Film ausgebildet ist durch: Einbringen der optischen Struktur in einen Reaktionsraum, Einführen einer ersten Chemikalie in den Reaktionsraum, so dass ein Teil der ersten Chemikalie auf der optischen Struktur adsorbiert, Spülen des Reaktionsraumes nach dem Einführen der ersten Chemikalie, Einführen einer zweiten Chemikalie in den Reaktionsraum, so dass ein Teil der zweiten Chemikalie mit der adsorbierten ersten Chemikalie reagiert, um den selbstbeschränkenden Film auszubilden, der sich an die optische Struktur anpasst, und Spülen des Reaktionsraums nach dem Einführen der zweiten Chemikalie.
Mikrooptisches Element nach Anspruch 53, wobei die optische Struktur eine beugende optische Struktur ist.
Mikrooptisches Element nach Anspruch 53, wobei die optische Struktur eine lichtbrechende optische Struktur ist.
Mikrooptisches Element nach Anspruch 53, wobei das Ausbilden der optischen Struktur ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Spritzgießen, Formpressen, Prägen, Gießen und einem lithographischen Verfahren.
Mikrooptisches Element nach Anspruch 53, wobei die optische Struktur ein nichtaktives Element ist.
Mikrooptisches Element nach Anspruch 57, wobei die optische Struktur ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus einem Strahlenformer, einem Strahlenteiler, einer Mikrolinse, einer Mikrolinsenanordnung, einem Diffuser, einem Laserdiodenausgleicher, einem Mustergenerator, einem Kollimator, einer Gittervorrichtung, einem DNA-Chip, einem Biochip, einem optischen Filter, einem Wellenleiter, einem optischen Dämpfer, einem Verstärkungsabflachungsfilter, einem Graustufenfilter, einem Bildsensor und Antireflexions-Strukturen.
Mikrooptisches Element nach Anspruch 57, wobei die optische Struktur auf einem integrierten Schaltkreis angeordnet ist.
Mikrooptisches Element nach Anspruch 57, wobei die optische Struktur auf einer lichterfassenden Vorrichtung angeordnet ist.
Mikrooptisches Element nach Anspruch 60, wobei die lichterfassende Vorrichtung ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus einer Lichtdiode, einer Solarzellen, einer CCD-Vorrichtung, einer CMOS-Vorrichtung und einem integrierten Schaltkreis.
Mikrooptisches Element nach Anspruch 57, wobei die optische Struktur auf einer lichtabgebenden Vorrichtung angeordnet ist.
Mikrooptisches Element nach Anspruch 62, wobei die lichtabgebende Vorrichtung ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus einer Laservorrichtung, einer VCSEL-Laservorrichtung, einer lichtabgebenden Diode, einer RC-LED und einem integrierten Schaltkreis.
Mikrooptisches Element nach Anspruch 58, wobei der selbstbeschränkende Film ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus einer Antireflexionsbeschichtung, einem optischen Tiefpassfilter, einem optischen Hochpassfilter, einem optischen Bandpassfilter, einem optischen Bandsperrfilter, einem Wellenleiter, einem optischen Dämpfer, einem Verstärkungsabflachungsfilter, einem Graustufensfilter und einer Passivierungsschicht.
Mikrooptisches Element nach Anspruch 53, wobei die optische Struktur ein Material umfasst, das ausgewählt ist aus der Gruppe aus Glas, Quarzgut, Silizium, Si-Oxid, Si-Nitrid, Si-Oxynitrid, Ge, einer II-VI-Verbindung und einer III-V-Verbindung.
Mikrooptisches Element nach Anspruch 53, wobei die optische Struktur ein Material umfasst, das ausgewählt ist aus der Gruppe aus Acryl, Epoxy, Fluorpolymer, Polyamid, Polyimid, Polystyrol, Polyethylen, Polyethylenterephthalat, Polyurethan, PTFE, Polyolefinen, Polycarbonat, Polymethylmethacrylat (PMMA), Ormocer^TM-Hybridpolymeren, EPON SU-8- Epoxyharz und organisch modifizierten Silikaten (Ormosile), Nanomeren, Kunststoffen und Plexiglas.
Mikrooptisches Element nach Anspruch 53, wobei der selbstbeschränkende Film ein Metall umfasst, das ausgewählt ist aus der Gruppe aus Al, Ti, Si, Ge, Ta, Nb, Zr, Hf, Mo, W, V, Cr, Cu, Mo, Pt, Pd und Ir.
Mikrooptisches Element nach Anspruch 53, wobei der selbstbeschränkende Film ein Oxid enthält, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Al-Oxid, Ti-Oxid, Si-Oxid, Ge-Oxid, Ta-Oxid, Nb-Oxid, Zr-Oxid, HF-Oxid, Mo-Oxid, W-Oxid, V-Oxid, Cr-Oxid, Y-Oxid, Ce-Oxid, Mg-Oxid und Ba-Oxid.
Mikrooptisches Element nach Anspruch 53, wobei der selbstbeschränkende Film ein Nitrid enthält, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Al-Nitrid, Ti-Nitrid, Si-Nitrid, Ge-Nitrid, Ta-Nitrid, Nb-Nitrid, Zr-Nitrid, Hf-Nitrid, Mo-Nitrid, W-Nitrid, V-Nitrid, Cr-Nitrid, Y-Nitrid, Ce-Nitrid, Mg-Nitrid und Ba-Nitrid.
Mikrooptisches Element nach Anspruch 53, wobei der selbstbeschränkende Film ein Carbid enthält, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Al-Carbid, Ti-Carbid, Si-Carbid, Ge-Carbid, Ta-Carbid, Nb-Carbid, Zr-Carbid, Hf-Carbid, Mo-Carbid, W-Carbid, V-Carbid, Cr-Carbid, Y-Carbid, Ce-Carbid, Mg-Carbid und Ba-Carbid.
Mikrooptisches Element nach Anspruch 53, wobei der selbstbeschränkende Film Oxid und Nitrid umfasst.
Mikrooptisches Element nach Anspruch 53, wobei der selbstbeschränkende Film Oxid und Carbid umfasst.
Mikrooptisches Element nach Anspruch 53, wobei der selbstbeschränkende Film Nitrid und Carbid umfasst.
Mikrooptisches Element nach Anspruch 53, wobei der selbstbeschränkende Film ein Sulfid umfasst, das aus der Gruppe ausgewählt ist bestehend aus Zn-Sulfid, Ca-Sulfid, Sr-Sulfid, Ba-Sulfid, Cd-Sulfid und Pb-Sulfid.
Mikrooptisches Element nach Anspruch 53, wobei der selbstbeschränkende Film ein Fluorid umfasst, das aus der Gruppe ausgewählt ist bestehend aus Ca-Fluorid, Sr-Fluorid und Zn-Fluorid.
Mikrooptisches Element nach Anspruch 53, wobei der selbstbeschränkende Film einen transparenten Leiter umfasst, der ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus In-Oxid, Sn-Oxid, InSn-Oxid, Zn-Oxid und Zn-Oxid, das mit Al dotiert ist.
Mikrooptisches Element nach Anspruch 53, wobei der selbstbeschränkende Film einen Brechungsindex von etwa 1,2 bis etwa 3 aufweist.
Mikrooptisches Element nach Anspruch 53, wobei die ungleichmäßige Struktur eine Größe aufweist, die geringer ist als das Zehnfache der Wellenlänge des angewandten Lichtes.
Mikrooptisches Element nach Anspruch 78, wobei die ungleichmäßige Struktur eine Größe aufweist, die geringer ist als die Wellenlänge des angewandten Lichtes.
Mikrooptisches Element nach Anspruch 53, wobei die optische Struktur ein DNA-Chip ist.
Mikrooptisches Element nach Anspruch 53, wobei die optische Struktur ein Biochip ist.
Mikrooptisches Element nach Anspruch 53, wobei das Adsorbieren einer ersten Chemikalie und einer zweiten Chemikalie, die mit der adsorbierten ersten Chemikalie reagiert, bei einer Temperatur von weniger als 150°C durchgeführt ist.
Mikrooptisches Element nach Anspruch 82, wobei das Adsorbieren einer ersten Chemikalie und einer zweiten Chemikalie, die mit der adsorbierten ersten Chemikalie reagiert, bei einer Temperatur von weniger als 90°C durchgeführt ist.
Mikrooptisches Element nach Anspruch 83, wobei das Adsorbieren einer ersten Chemikalie und einer zweiten Chemikalie, die mit der adsorbierten ersten Chemikalie reagiert, bei einer Temperatur von weniger als 60°C durchgeführt ist.
Mikrooptisches Element nach Anspruch 84, wobei das Adsorbieren einer ersten Chemikalie und einer zweiten Chemikalie, die mit der adsorbierten ersten Chemikalie reagiert, bei etwa Raumtemperatur durchgeführt ist.
Mikrooptisches Element nach Anspruch 82, wobei der selbstbeschränkende Film ein Material enthält, das ausgewählt ist aus der Gruppe aus TiO₂, Al₂O₃, ZnO, SiO₂, Ta₂O₅ und Nb₂O₅.
Mikrooptisches Element nach Anspruch 82, wobei der selbstbeschränkende Film eine Schichtstruktur aus TiO₂ und Al₂O₃ enthält.
Mikrooptisches Element nach Anspruch 82, wobei der selbstbeschränkende Film eine antireflektierende Beschichtung ist.
Mikrooptisches Element nach Anspruch 53, wobei die ungleichmäßige Struktur ein Seitenverhältnis von etwa 1 zu 1 aufweist.
Mikrooptisches Element nach Anspruch 53, wobei die ungleichmäßige Struktur ein Seitenverhältnis von etwa 1 zu 10 aufweist.
Mikrooptisches Element nach Anspruch 53, wobei der selbstbeschränkende Film weiter ausgebildet ist durch Betreiben des Reaktionsraumes bei Atmosphärendruck.
Mikrooptisches Element nach Anspruch 53, wobei der selbstbeschränkende Film weiter ausgebildet ist durch Betreiben des Reaktionsraumes bei weniger als Atmosphärendruck.
Mikrooptisches Element nach Anspruch 53, wobei der selbstbeschränkende Filme weiter ausgebildet ist durch Betreiben des Reaktionsraumes bei einem Druck von etwa 0,1 mbar bis etwa 50 mbar.
Mikrooptisches Element nach Anspruch 53, wobei der selbstbeschränkende Film weiter ausgebildet ist durch Heizen des Reaktionsraumes.
Mikrooptisches Element nach Anspruch 94, wobei der selbstbeschränkende Film weiter ausgebildet ist durch Betreiben des Reaktionsraumes bei einer Temperatur von etwa 150°C bis etwa 600°C.
Mikrooptisches Element nach Anspruch 94, wobei der selbstbeschränkende Film weiter ausgebildet ist durch Betreiben des Reaktionsraumes bei einer Temperatur von etwa 250°C bis etwa 550°C.
Mikrooptisches Element nach Anspruch 53, wobei der Reaktionsraum in einem Atomschichtabscheidungsreaktors enthalten ist.
Mikrooptisches Element nach Anspruch 53, wobei das Einführen der ersten und der zweiten Chemikalie in den Reaktionsraum das Verwenden eines inerten Trägergases umfasst, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Stickstoff, Helium, Neon, Argon, Neon und Kohlendioxid.
Mikrooptisches Element nach Anspruch 53, wobei die eingeführte erste und zweite Chemikalie in der Form von Dampf vorliegen.
Mikrooptisches Element nach Anspruch 53, wobei der selbstbeschränkende Film weiter ausgebildet ist durch Durchströmen eines inerten Gases durch den Reaktionsraum.
Mikrooptisches Element nach Anspruch 53, wobei ein Zyklus Einführen der ersten Chemikalie, Spülen des Reaktionsraumes, Einführen der zweiten Chemikalie und Spülen des Reaktionsraumes umfasst, und wobei der selbstbeschränkende Film weiter durch Wiederholen des Zyklus ausgebildet wird, um die Stärke des selbstbeschränkenden Filmes zu erhöhen.
Mikrooptisches Element nach Anspruch 101 weiter umfassend das Wiederholen des Zyklus von 1- bis 100.000-mal.