具有侧区域的线栅偏振器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本申请一般地设及线栅偏振器。
【背景技术】
[0002] 通过允许光的一个偏振穿过偏振器，并且反射或吸收光的相对的偏振，线栅偏振 器可被用于将光偏振。为了简化，主要穿过偏振器的偏振将被称为P-偏振光，并且主要被反 射或吸收的偏振将被称为S-偏振光。线栅偏振器设计的目标包括增加 P偏振光的透射，减小 S偏振光的透射，并且增加 S偏振光的反射或吸收。不同的应用具有不同的要求。
[0003] 对于大部分或全部的应用，增加 P偏振光的透射和减小S偏振光的透射的目标是共 同的。在运两个之间可存在权衡。换句话说，可增加 P偏振光的透射的某些设计也可不期望 地增加 S偏振光的透射。减小S偏振光的透射的其它设计也可不期望地减小P偏振光的透射。
[0004] 对于一些应用，期望反射尽可能多的S偏振光。例如，如果主要反射S偏振光，则光 学系统可有效地利用透射的P偏振光和反射的S偏振光二者。在运种设计中增加 S偏振光的 反射而不减少P偏振光的透射可能是重要的。有时，在增加 P偏振光的透射和增加 S偏振光的 反射之间的特定设计中存在权衡。
[0005] 对于其它应用，S偏振光的吸收可能是优选的。如果光的反射可扰乱图像或其它预 期的使用，S偏振光的吸收可能是优选的。例如，在透射式面板图像投影系统中，反射的光可 回到LCD成像仪中W导致图像退化，或者杂散光可达到屏幕W降低对比度。理想的选择性吸 收式线栅偏振器将透射P偏振光并且选择性地吸收所有的S偏振光。在现实中，一些S偏振光 是透射的而一些是反射的，并且一些P偏振光是吸收的而一些是反射的。有时，在增加 P偏振 光的透射和增加 S偏振光的吸收之间的特定设计中存在权衡。
[0006] 线栅偏振器的效果可因此通过如下项来量化：（1)P-偏振光的高透射；（2)s-偏振 光的高吸收和反射，其取决于设计；W及(3)高对比度。对比度等于P-偏振光透射的百分数 (Τρ)除W S-偏振光透射的百分数(Ts):对比度=Tp/Ts。
[0007] 用于红外线、可见光W及紫外线的线栅偏振器具有带有小栅距(pitch)(诸如纳米 或微米尺寸和栅距)的细线对于有效偏振可能是重要的。典型地，小于被偏振的光的波长的 一半的栅距对于有效偏振需要的。较小栅距可提高对比度。因此，小栅距可W是线栅偏振器 的重要特征。具有充分地小栅距的线栅偏振器的制造具有挑战性，并且在该领域中是研究 的目标。
[000引小布线可W通过处理和环境条件而损坏。在线栅偏振器中的线的保护是重要的。 因此，线栅偏振器的耐久性是另一重要特征。
[0009]例如，参见U.S.专利号US 5,991，075、US 6,288,840、US 6,665，119、US 7,630， 133、US 7,692,860、US 7,800,823、US 7,961,393?及US 8,426，121;U.S.专利公开号US 2008/0055723、US 2009/0041971W及US 2009/0053655; 2011 年 12月 15 日提交的U.S.专利 申请号 13/326,566; D.C. Flanders 在 J. Vac. Sci.Technol. ,19(4) ,Νον./Dec. 1981 中的 ('Application 〇f l〇〇 A linewidth structures fabricated by shadowing techniques";W及Dale C.Flanders在Appl,Phys.Lett.42(6),ISMarch 1983,pp.492-494 中的"Submicron periodicity gratings as artificial anisotropic dielectrics''。
【发明内容】
[0010] 已经认识到，提供具有p偏振光的高透射、高对比度和小栅距的耐久线栅偏振器将 是有利的。取决于设计的S偏振光的高吸收或高反射也可是重要的。本发明指向满足运些需 要的具有可包括中央区域和侧区域的多个区域的线栅偏振器W及制作线栅偏振器的方法 的各种实施例。各种实施例中的每个可满足运些需要中的一个或多个。
[0011] 在一个实施例中，线栅偏振器可包括对入射光是基本上透射式的衬底，W及设置 在衬底之上的平行的、伸长的第一下肋状物的阵列。第一下肋状物可具有附接到衬底的底 部、与底部相对的顶部表面W及两个相对的侧面。平行的、伸长的第一上肋状物的阵列可W 被设置在第一下肋状物的顶部表面之上，W使得每个第一下肋状物与对应的第一上肋状物 成对，W限定中屯、肋状物或中屯、区域的阵列。线栅偏振器还可包括伸长的侧条的阵列，其包 括沿着中屯、肋状物中的每个的每个侧面而设置的侧条。侧区域可包括侧条。在侧条和对应 的中屯、肋状物与相邻的侧条和对应的中屯、肋状物之间可存在间隙。第一下肋状物、第一上 肋状物W及侧条中的至少一个对入射光可W是基本上反射式的。
[0012] -种制作线栅偏振器的第一方法可包括：
[001引1.提供衬底：
[0014] a.其对于入射光是基本上透射式的；W及
[0015] b.其在所述衬底表面之上具有材料的连续的薄膜；
[0016] 2.蚀刻所述衬底和所述薄膜W形成：
[0017] a.设置在所述衬底之上的平行的、伸长的中屯、肋状物的阵列，所述中屯、肋状物包 括下第一下肋状物和第一上肋状物；W及
[0018] b.在所述肋状物之间的固体-材料-自由（solid-material-free)间隙；
[0019] 3.采用材料层保形涂覆所述衬底和所述中屯、肋状物，同时维持在所述肋状物之间 的固体-材料-自由间隙；W及
[0020] 4.蚀刻材料层W除去水平段，并且留下沿着所述中屯、肋状物的侧面的垂直侧条。 [0021 ] -种制作线栅偏振器的第二方法可包括：
[0022] 1.提供对于入射光是基本上透射式的衬底，W及设置在所述衬底之上的平行的、 伸长的第一下肋状物的阵列；
[0023] 2.采用材料层保形涂覆所述衬底和所述第一下肋状物，同时维持在所述第一下肋 状物之间的固体-材料-自由间隙；
[0024] 3.蚀刻材料层W除去水平段，并且留下沿着所述第一下肋状物的侧面的垂直侧 条；
[0025] 4.采用填充材料回填所述第一间隙并且在所述第一下肋状物和所述侧条之上继 续填充，所述填充材料具有与所述第一下肋状物类似的蚀刻属性；
[0026] 5.蚀刻填充材料W及在所述侧条的顶部下面的所述第一下肋状物，在所述侧条的 顶部之间形成固体-材料-自由第二间隙，并且在与所述第一下肋状物相同的平面上在所述 侧条之间形成第二下肋状物；W及
[0027] 6.采用上材料回填所述第二间隙并且在所述侧条之上继续填充。
【附图说明】
[0028] 图1是根据本发明的实施例的线栅偏振器10的示意性横截面侧视图，该线栅偏振 器10包括(1)包括第一下肋状物12和第一上肋状物13的中屯、肋状物14, W及(2)沿着中屯、肋 状物14中的每个的每侧而设置的侧条15;
[0029] 图2是根据本发明的实施例的与图1的线栅偏振器10相类似的线栅偏振器20的示 意性横截面侧视图，该线栅偏振器20具有基本上填充在组合的中屯、肋状物14-侧条15结构 之间的间隙16的侧肋状物24,并且该图还图示在用于制作线栅偏振器的第一方法中的步 骤；
[0030] 图3是根据本发明的实施例的与图2的线栅偏振器20相类似的线栅偏振器30的示 意性横截面侧视图，该线栅偏振器30而且还包括从间隙16之上和中屯、肋状物14和侧条15的 顶部上面延伸的介电材料32,该图还图示在用于制作线栅偏振器的第一方法的步骤；
[0031] 图4是根据本发明的实施例的与图2的线栅偏振器20相类似的线栅偏振器40的示 意性横截面侧视图，其中侧肋状物24包括第二下肋状物42和第二上肋状物43,并且侧条15 将第一下肋状物12与第二下肋状物42分离，W及将第一上肋状物13与第二上肋状物43分 离；
[0032] 图5是根据本发明的实施例的用于制作线栅偏振器的第一方法中的步骤的示意性 横截面侧视图一一提供对于入射光是基本上透射式的衬底11，并且将材料53的连续薄膜施 加在衬底11的表面之上；
[0033] 图6是根据本发明的实施例的用于制作线栅偏振器的第一方法中的步骤的示意性 横截面侧视图一一蚀刻衬底11W及薄膜53W形成(a)在衬底11之上设置的平行的、伸长的 中屯、肋状物14的阵列，W及(b)在中屯、肋状物14之间的固体-材料-自由间隙16;
[0034] 图7是根据本发明的实施例的用于制作线栅偏振器的第一方法中的步骤3的示意 性横截面侧视图一一采用材料层75保形涂覆衬底11和中屯、肋状物14,同时维持在中屯、肋状 物14之间的固体-材料-自由间隙16;
[0035] 图8是根据本发明的实施例的用于制作线栅偏振器的第一方法中的步骤的示意性 横截面侧视图一一蚀刻材料层75W除去水平段71，并且留下沿着中屯、肋状物14的侧面14s 的垂直侧条15;
[0036] 图9是根据本发明的实施例的用于制作线栅偏振器的第二方法中的步骤的示意性 横截面侧视图一一提供具有在衬底11之上设置的平行的、伸长的第一下肋状物12的阵列的 衬底11;
[0037] 图10是根据本发明的实施例的用于制作线栅偏振器的第二方法中的步骤的示意 性横截面侧视图一一采用材料层75保形涂覆衬底11和第一下肋状物12,同时维持在第一下 肋状物12之间的固体-材料-自由第一间隙96;
[0038] 图11是根据本发明的实施例的用于制作线栅偏振器的第二方法中的步骤的示意 性横截面侧视图一一蚀刻材料层75W除去水平段71，并且留下沿着第一下