專利名稱：多層光學濾波器設計及相關系統(tǒng)的制作方法
多層光學濾波器設計及相關系統(tǒng)相關申請交叉引用本申請要求2007年4月25日提交的美國臨時申請第60/913858號，名稱為“THIN FILM FILTERS AND ASSOCIATED METHODS(薄膜濾波器及相關方法)”的優(yōu)先權，并在此引用 作為參考。
背景技術：
先前的公開已討論了優(yōu)化薄膜濾波器組設計的各種方法，具體地，設計能兼容檢 測器制造過程的彩色濾波器中的各種方法。例如，先前公開的薄膜優(yōu)化方法涉及在青、品 紅、黃(“CMY”)或紅、綠、藍(“RGB”)濾濾器組的特定對之間耦合，并優(yōu)化性能(如例如 名稱為 ELECTROMAGNETIC ENERGY DETECTION SYSTEMINCLUDING BURIED OPTICS，2006 年 10 月10日提交的美國臨時申請60/850429所公開的)。
物理厚度(埃)層材料青品紅昔 > 、差掩膜#介質聚酰亞胺1UV SiN731.6731.6731.62BD 1036A914.8914.8914.83UV SiN1153.8529.5529.5624.354BD 1036A855.0855.0855.05UV SiN1004.91004.9397.6607.346BD 1036A883.2883.2883.27UV SiN1182.7540.5540.5642.238BD 1036A883.8883.8883.89UV SiN960.4960.4389.7570.72
10BD 1036A854.7854.7854.711UV SiN1093.0591.2591.2501.81基底PE-OX 11 K總厚度10518.08749.77571.6
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表 1表1是用于包括一組三個濾波器設計的示例性的CMY濾波器設計的總結。這些 多層薄膜濾波器(包括第一、第二和第三濾波器)設計的示例，在表1中分別被根據每個 濾波器的單色帶通光學響應而指定為青、品紅、黃。每個濾波器設計被提供為有序的層堆 (ordered stackof layers)，使得在表1中每層被指定為具有給定材料的給定物理厚度，如 以下馬上所要說明的。表1中的“材料”欄指明了三種不同類別材料的有序堆疊，所述三種材料包括例如 聚酰亞胺、UV氮化硅(“UV SiN")以及BLACK DIAMOND ( “BD”) 1036A。在表1中層 1-11被指定為以對所有三個濾波器相同的材料的特定順序排列在PE-OX IlK基底上。注意 表1(以及后續(xù)包括類似信息的表)中所示材料的順序是以入射在其上的電磁能量遇到的 順序給出的。即，“層”欄中材料的順序是以從上到下的順序列出并編號的，使得UV SiN的 層1對應于三個物理濾波器最后、或最上層，同時層11對應于實際制造濾波器的過程中直 接沉積在基底上的第一層。另外，為指明所有三個濾波器的材料的順序，表1為每個濾波器的每個選定層指 定了特定的厚度。例如，青色濾波器的層11在表1中被指定為由UV SiN組成，并具有厚 度1093. 0埃，品紅濾波器的層11被指定為591. 2埃厚的UV SiN層，而黃色濾波器的層11 被指定為591. 2埃厚的UV SiN層。盡管在表1中對于所有三個濾波器材料的順序是相同 的，但是給定材料的給定層的厚度卻可在濾波器之間互不相同。這一點至少部分被總結在 表1的“差”欄中，該欄列出多個分布在整個濾波器群上的相應編號的層對之間的厚度差。 例如，在表1中在青色濾波器的層3與品紅濾波器的層3之間的厚度差被指出為624. 3埃。 另外，分布在整個濾波器群的多個層對中的其它厚度差也被指出。例如，在青色濾波器與黃 色濾波器之間具有多個厚度差，包括品紅濾波器的層11與黃色濾波器的層11之間的厚度 差501. 8埃。
步驟tt沉積材料沉積厚度 (埃)刻蝕深度 (埃)掩模#1席狀沉積UV SiN501. 82旋轉涂敷光刻膠3掩模曝光14等離子刻蝕501. 85去除光刻膠6席狀沉積UV SiN591. 27席狀沉積BD 1036A854. 權利要求
一種用于設計一組至少兩個多層光學濾波器的方法，所述濾波器組包括(i)展現滿足第一預設標準的第一濾波器性能的第一光學濾波器和(ii)展現滿足第二預設標準且與所述第一濾波器性能不同的第二濾波器性能的第二光學濾波器，所述方法包括(a)為所述第一光學濾波器提供初始第一濾波器設計，作為第一有序層堆，以及為所述第二光學濾波器提供初始第二濾波器設計，作為第二有序層堆；(b)選擇層對，所述層對包括來自所述第一有序層堆的以第一厚度為特征的第一層，以及來自所述第二有序層堆的以第二厚度為特征的第二層；(c)將所述第一厚度約束到第一約束厚度，所述第一約束厚度是所述第二厚度的正整數倍，從而獲得受約束的第一濾波器設計；(d)確定所述受約束的第一濾波器設計的預期性能；以及(e)將所述受約束的第一濾波器設計的預期性能與所述第一預設標準比較，作為接受或拒絕所述受約束的第一濾波器設計的至少一個輸入。
2.如權利要求1所述的方法，其中選擇所述層對包括選擇所述第一和第二層使得在被 約束前的所述第一厚度在所述第二厚度的百分之十到二十的范圍內。
3.如權利要求1所述的方法，進一步包括(f)改變所述受約束的第一濾波器設計的至少一部分，同時保持所述第一受約束厚度， 以生成修改的第一濾波器設計；(g)確定所述修改的第一濾波器設計的預期性能；以及(h)將所述修改的第一濾波器設計的預期性能與所述第一預設標準比較，作為接受或 拒絕所述修改的第一濾波器設計的至少一個輸入。
4.如權利要求1所述的方法，其中，采用包括至少一個制造過程的給定配方形成所述 第一和第二有序層堆中的每一層，每個制造過程包括(i)沉積和(ii)刻蝕之一，使得所述 初始第一和第二濾波器設計中的每一個都需要初始數量的配方，其中將所述第一厚度約束到所述第一約束厚度包括采用減少數量的配方產生所述受 約束的第一濾波器設計，使得所述減少數量的配方數小于所述配方的初始數量。
5.如權利要求1所述的方法，所述第一預設標準包括要求第一光學濾波器在第一波長 范圍上透射電磁能量，所述第二預設標準包括要求所述第二光學濾波器在與所述第一濾長 范圍不同的第二波長范圍上透射電磁能量，其中所述確定步驟包括計算由所述受約束的第一濾波器設計提供的透射光譜，以及其中所述比較步驟包括評定如此計算的所述透射光譜和與所述第一預設標準有關的 所述第一波長范圍之間的相關性。
6.如權利要求5所述的方法，包括選擇所述第一波長范圍以與從品紅色、黃色和青色 中選定的一個相對應，并選擇所述第二波長范圍以與從品紅色、黃色和青色中選定的另一 個相對應。
7.如權利要求5所述的方法，包括選擇所述第一波長范圍以與從紅色、綠色和藍色中 選定的一個相對應，并選擇所述第二波長范圍以與從紅色、綠色和藍色中選定的另一個相 對應。
8.如權利要求1所述的方法，進一步包括響應于接受所述受約束的第一濾波器設計， 而進行以下操作(f)設置所述受約束的第一濾波器設計作為所述初始第一濾波器設計；(g)從所述第一和第二有序層堆中選擇不同的層對；以及(h)重復步驟(c)-(e)。
9.如權利要求1所述的方法，進一步包括一經拒絕所述受約束的第一濾波器設計，則 進行以下操作(f)從所述第一和第二有序層堆中選擇不同的層對；以及(g)利用該不同的層對作為前述層對而重復步驟(c)-(e)。
10.如權利要求1所述的方法，進一步包括(f)通過分別從所述受約束的第一濾波器設計和所述初始第二濾波器設計中的所述第 一和第二有序層堆的每一個中選擇一層而確定第一不同層對，所述第一不同層對以第一厚 度差為特征，所述第一厚度差是被選擇作為所述第一不同層對的層之間的厚度差；(g)通過分別從所述受約束的第一濾波器設計和所述初始第二濾波器設計中的所述 第一和第二有序層堆的每一個中選擇一層而確定有區(qū)別的第二不同層對，所述第二不同層 對以第二厚度差為特征，所述第二厚度差是被選擇作為所述第二不同層對的層之間的厚度 差；(h)約束被選擇作為所述第一不同層對的層的至少一個層厚度，使得所述第一厚度差 等于所述第二厚度差，從而生成進一步受約束的第一濾波器設計；(i)確定所述進一步受約束的第一濾波器設計的預期性能；以及(j)將所述受約束的第一濾波器設計的預期性能與所述第一預設標準比較，作為接受 或拒絕所述進一步受約束的第一濾波器設計的輸入。
11.一種用于設計一組至少兩個多層光學濾波器的方法，所述濾波器組包括(i)展現 滿足第一預設標準的第一濾波器性能的第一光學濾波器和(ii)展現滿足第二預設標準且 與所述第一濾波器性能不同的第二濾波器性能的第二光學濾波器，所述方法包括(a)為所述第一光學濾波器提供初始第一濾波器設計作為第一有序層堆，以及為所述 第二光學濾波器提供初始第二濾波器設計作為第二有序層堆，所述第一和第二有序層堆中 的每層均以層厚度為特征；(b)通過從所述第一和第二有序層堆中的每一個選擇一層而確定第一層對，所述第一 層對以作為所選擇的層的層厚度之差的第一厚度差為特征；(c)通過從所述第一和第二有序層堆中的每一個選擇一層而確定不同的第二層對，所 述第二層對以被限定為所選擇的層的層厚度之差的第二厚度差為特征；(d)約束被選擇以限定所述第一層對的層的至少一個層厚度，使得所述第一厚度差等 于所述第二厚度差，從而獲得受約束的第一濾波器設計；(e)確定所述受約束的第一濾波器設計的預期性能；(f)將所述受約束的第一濾波器設計的預期性能與所述第一預設標準比較，作為接受 或拒絕所述受約束的第一濾波器設計的輸入。
12.如權利要求11所述的方法，進一步包括(g)改變所述受約束的第一濾波器設計的至少一部分，同時仍然約束所述層厚度，使得 所述第一厚度差等于所述第二厚度差，以生成修改的第一濾波器設計；(h)確定所述修改的第一濾波器設計的預期性能；以及(i)將所述修改的第一濾波器設計的預期性能與所述第一預設標準比較，作為接受或 拒絕所述修改的第一濾波器設計的輸入。
13.如權利要求11所述的方法，其中確定所述第一和第二層對包括選擇第一和第二層 對以使得在被約束前的所述第一厚度差在所述第二厚度差的百分之十到二十的范圍內。
14.一種由至少兩個多層濾波器組成的濾波器組，每個多層濾波器都包括有序層堆，每 層以材料和厚度為特征，所述濾波器組包括第一光學濾波器，其被構造為展現滿足第一預設標準的第一響應；以及第二光學濾波器，其被構造為展現滿足第二預設標準的第二響應，其中所述有序層堆中的每層具有以下特征之一 (i)其厚度等于由相同材料形成的另 一層；(ii)其厚度是由相同材料形成的另一層的厚度的整數倍；(iii)當與從不同濾波器 中選擇的另一層一起考慮從而形成第一層對時，所述第一層對內的厚度差與在不同濾波器 中選擇的第二層對的厚度差相等。
全文摘要
一種方法，用于設計展現滿足第一預設標準的第一濾波器性能的第一光學濾波器和展現滿足第二預設標準的第二濾波器性能的第二光學濾波器，包括分別為所述第一和第二光學濾波器提供初始第一和第二濾波器設計分別作為第一和第二有序層堆。從第一和第二有序層堆中選擇第一厚度的第一層和第二厚度的第二層。第一厚度被約束到第一約束厚度，該第一約束厚度是所述第二厚度的正整數倍，從而獲得受約束的第一濾波器設計。確定所述受約束的第一濾波器設計的預期性能，并將其與所述第一預設標準比較，以用于接受或拒絕所述受約束的第一濾波器設計。
文檔編號G02B5/28GK101952751SQ200880019580
公開日2011年1月19日 申請日期2008年4月25日 優(yōu)先權日2007年4月25日
發(fā)明者保羅·E·X·西爾韋拉, 加里·L·度爾克森, 高路 申請人:全視Cdm光學有限公司