Ionenstrahltechnologie für schräge Gitterstrukturen für AR-Displays

Augmented Reality (AR) ist eine Technologie, die computergenerierte Inhalte in die reale Umgebung integriert. In den letzten Jahren haben AR- und Mixed-Reality-Produkte auf Basis von leichten, augennahen Displays in AR-Brillen großes Interesse geweckt.

Zur Produktion dieser Displays benötigt man Oberflächen mit schrägen Gittern, die das Licht von der Quelle in den Wellenleiter und aus diesem heraus zum Auge zu lenken. Die Herstellung dieser optischen Gitterstrukturen, der s. g. Surface Relief Gratings, spielt eine wichtige Rolle in der modernen Nanostrukturierung.

Die Gitter können entweder direkt in das Glas geätzt werden oder in einen Master (Stempel), der zur Herstellung des Displays verwendet wird, z. B. durch Nanoimprint-Lithographie.Um eine optimale Kopplungsleistung, Helligkeit und Effizienz zu erreichen, sind schräge Strukturen erforderlich. Für hochentwickelte Gitterdesigns sind Variationen des Neigungswinkels und möglicherweise auch der Ätztiefe erforderlich.

Reaktives Ionenstrahlätzen (Reactive Ion Beam Etching, RIBE) hat sich aufgrund seiner einzigartigen Möglichkeiten, Gasgemisch, Ionenenergie, Ionenstrom, Substratwinkel und sogar Substrattemperatur zu regulieren, als bevorzugte Technologie für das Ätzen von schrägen Gitterstrukturen entwickelt.  Für unterschiedliche Neigungswinkel und variable Ätztiefen auf dem Substrat ist die Technologie des reaktiven Ionenstrahltrimmens (Reactive Ion Beam Trimming, RIBT) erforderlich.

Abbildung 1 und 2 zeigen REM-Aufnahmen von schrägen Strukturen für AR-Anwendungen mit unterschiedlichen Ätzwinkeln und Aspektverhältnissen, die je mit einer scia Trim 200 in einen Siliziumwafer geätzt wurden. Die Anpassung der Bodengeometrie kann durch Zugabe von reaktiven Gasen vorgenommen werden.

Reaktives Ionenstrahlätzen RIBE
gleichbleibender Neigungswinkel und Ätztiefe

Reaktives Ionenstrahltrimmen RIBT
unterschiedlicher Neigungswinkel und Ätztiefen

Application Note

Reaktives Ionenstrahlätzen von schrägen optischen Gittern in AR- & MR-Geräten

Videovorträge

Bearbeitung von optischen Gittern mit variierenden Neigungswinkeln
Dr. Carsten Schulze zeigt die Ergebnisse bei der Bearbeitung von SiO2 Wafern mit Chrom-Maskierung.
 

Hochentwickeltes Patterning - Ionenstrahlätzen von optischen Beugungsgittern
Matthias Nestlers Präsentation bei der 48. International Conference on Micro and Nano Engineering
 

Ätzen von optischen Gittern für Wellenleiter
Marcel Demmler präsentiert die neuesten Ergebnisse zum Ätzen von optischen Beugungsgittern (SRG)
 

Wie Sie Ihre Optiken mit Ionenstrahlätzen strukturieren
Philipp Böttger stellt unser Equipment zur Bearbeitung von Optiken vor.

Ausgewählte Systeme für Surface Relief Gratings

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