Hochentwickeltes Patterning - Ionenstrahlätzen von abgeschrägten optischen Beugungsgittern

Die Herstellung von schrägen optischen Gittern, s.g. Surface Relief Gratings (SRG), spielt heute eine entscheidende Rolle in vielen Bereichen der Nano­strukturierung. Bei Augmented-Reality-Brillen (AR) und Mixed-Reality-Brillen (MR) sind diese Gitter die Einkoppler und Auskoppler des Lichtes am Display vor dem Auge. Um einen guten Kopplungs­effekt, eine hohe Leuchtkraft und einen hohen Wirkungs­grad zu erzielen, müssen diese Gitter geneigt werden, so dass deren Struktur schräg ist. Für weiter­entwickelte Gitterdesigns ist auch eine Variation des Neigungswinkels und eventuell sogar der Ätztiefe erforderlich.

In seiner Präsentation wird Matthias Nestler Techniken zur Herstellung von Oberflächen­relief­gittern mit konstantem oder mit variierendem Neigungswinkel vorstellen. Eine verbreitete Methode zur Herstellung dieser Strukturen ist das Ionenstrahlätzen. Dabei erzeugt die Ionenstrahl­quelle einen Ionenstrahl, in dem das Substrat frei gekippt werden kann, um schräge Winkel von bis zu 60 Grad zu ätzen. Das Substrat­material wird mit einer Chrommaske bedeckt, die die Strukturen des Gitters definiert. Die Gitter können entweder direkt in das Glas geätzt werden oder in einen sogenannten Master (Stempel), der dann zur Herstellung des Displays verwendet wird, z. B. durch Nanoimprint-Lithographie.

Um einen konstanten Neigungs­winkel und eine konstante Ätztiefe über das gesamte optische Material zu erzeugen, empfiehlt sich das reaktive Ionenstrahl­ätzen (Reactive Ion Beam Etching, RIBE). Für variierende Neigungswinkel und unterschiedliche Ätztiefen auf einem Substrat benötigen Sie die neu entwickelte Technologie des reaktiven Ionenstrahltrimmens (RIBT). Dabei ätzt ein fokussierter breiter Ionenstrahl über das Material, wobei die Substrat­neigung und die Verweilzeit während des Prozesses einstellbar sind. Auf diese Weise können der Neigungs­winkel und die Tiefe innerhalb des Gitters kontrolliert werden.

Erfahren Sie mehr über RIBE, RIBT und Oberflächen­relief­gitter im Video des englischsprachigen Vortrags von Matthias Nestler auf der 48th International Conference on Micro and Nano Engineering – Eurosensors.