特開 2024-122990 傾斜回折格子のローリングＫベクトルの調整

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024122990

(43)【公開日】2024-09-10

(54)【発明の名称】傾斜回折格子のローリングＫベクトルの調整

(51)【国際特許分類】

   G02B 5/18 20060101AFI20240903BHJP

   H01J 37/20 20060101ALI20240903BHJP

   H01J 37/305 20060101ALI20240903BHJP

【ＦＩ】

G02B5/18

H01J37/20 A

H01J37/305 A

【審査請求】有

【請求項の数】20

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2024083599

(22)【出願日】2024-05-22

(62)【分割の表示】P 2021533308の分割

【原出願日】2019-12-05

(31)【優先権主張番号】62/780,815

(32)【優先日】2018-12-17

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(71)【出願人】

【識別番号】390040660

【氏名又は名称】アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ

【住所又は居所原語表記】３０５０ Ｂｏｗｅｒｓ Ａｖｅｎｕｅ Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａ ＣＡ ９５０５４ Ｕ．Ｓ．Ａ．

(74)【代理人】

【識別番号】110002077

【氏名又は名称】園田・小林弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】オルソン， ジョセフ シー．

(72)【発明者】

【氏名】エヴァンズ， モーガン

(72)【発明者】

【氏名】マイヤー ティマーマン タイセン， ラトガー

(57)【要約】      （修正有）

【課題】傾斜角を調整したフィンを有する格子を形成する方法を提供する。
【解決手段】基板上で傾斜角の異なる複数のフィンを有する回折格子を形成し、傾斜エッチングシステムおよび／または光学デバイスを用いて、連続する基板上に傾斜角の異なるフィンを形成する方法および装置に関し、イオンビームの経路内でプラテン上に保持される基板の位置決め部分を含む。基板は、その上に配置される回折格子材料を有する。イオンビームは、基板の面法線に対してイオンビーム角θで回折格子材料と接触し、回折格子材料内に回折格子を形成するように構成される。
【選択図】図1B

【特許請求の範囲】

【請求項1】

回折格子形成の方法であって、前記方法は、
基板の面法線に対してイオンビーム角θで前記基板に向けてイオンビームを投射することを含み、
前記基板の上に形成される回折格子の第１の部分は、前記イオンビームと、前記第１の部分に接触する前記イオンビームによって形成される１つまたは複数の第１のフィンの第１の回折格子ベクトルとの間の第１の回転角φ_１に位置決めされ、
前記第１の回転角φ_１は、第１の傾斜角θ’_１を有する前記１つまたは複数の第１のフィンを形成するように選択され、
前記基板の上に形成される回折格子の第２の部分は、前記イオンビームと、前記第２の部分に接触する前記イオンビームによって形成される１つまたは複数の第２のフィンの第２の回折格子ベクトルとの間の第２の回転角φ_２に配置され、
前記第２の回転角φ_２は、前記第１の傾斜角θ’_１とは異なる第２の傾斜角θ’_２を有する回折格子の前記１つまたは複数の第２のフィンを形成するように選択される、方法。

【請求項2】

前記１つまたは複数の第１のフィンおよび前記１つまたは複数の第２のフィンを形成するための前記イオンビーム角θは同じである、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記１つまたは複数の第１のフィンおよび前記１つまたは複数の第２のフィンを形成することは、プラテンをそのｘ軸に沿って移動させることを含む、請求項２に記載の方法。

【請求項4】

前記１つまたは複数の第１のフィンおよび前記１つまたは複数の第２のフィンを形成することは、プラテンをｘ方向および／またはｚ方向に移動させることを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項5】

前記１つまたは複数の第１のフィンおよび前記１つまたは複数の第２のフィンを形成することは、ｚ方向に対してプラテンを傾斜させることを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項6】

プラテンに対して前記イオンビームを曲げることをさらに含む、請求項１に記載の方法。

【請求項7】

前記イオンビームを曲げることは、前記イオンビームに対して１つまたは複数の電極ペアを移動させることを含む、請求項６に記載の方法。

【請求項8】

前記１つまたは複数の電極が、
複数の入口電極と、
前記入口電極の下流に位置決めされた複数の抑制電極と、
前記抑制電極の下流に位置決めされた複数の出口電極と、
を備える、請求項７に記載の方法。

【請求項9】

前記イオンビームは、前記イオンビームのビーム経路に沿って位置決めされた複数の電極を有するイオンビーム源によって生成され、第１のビーム角αおよび第２のビーム角αは、電極への電圧を変化させることによって提供される、請求項１に記載の方法。

【請求項10】

回折格子形成の方法であって、前記方法は、
基板の面法線に対してイオンビーム角θで前記基板に向けてイオンビームを投射することであって、前記基板の上に形成される回折格子の第１の部分は、前記イオンビームと、前記第１の部分に接触する前記イオンビームによって形成される１つまたは複数の第１のフィンの第１の回折格子ベクトルとの間の第１の回転角φ_１に位置決めされ、前記第１の回転角φ_１は、第１の傾斜角θ’_１を有する前記１つまたは複数の第１のフィンを形成するように選択される、イオンビームを投射することと、
前記基板の上に形成される前記回折格子の第２の部分が、前記イオンビームと、前記第２の部分に接触する前記イオンビームによって形成される１つまたは複数の第２のフィンの第２の回折格子ベクトルとの間の第２の回転角φ_２に位置決めされるように、前記基板を回転することであって、前記第２の回転角φ_２は、前記第１の傾斜角θ’_１とは異なる第２の傾斜角θ’_２を有する前記回折格子の前記１つまたは複数の第２のフィンを形成するように選択される、前記基板を回転することと、
を含む方法。

【請求項11】

前記イオンビーム角θは静止したままである、請求項１０に記載の方法。

【請求項12】

前記１つまたは複数の第１のフィンおよび前記１つまたは複数の第２のフィンを形成することは、プラテンをｘ方向および／またはｚ方向に移動させることを含む、請求項１０に記載の方法。

【請求項13】

前記１つまたは複数の第１のフィンおよび前記１つまたは複数の第２のフィンを形成することは、ｚ方向に対してプラテンを傾斜させることを含む、請求項１０に記載の方法。

【請求項14】

第１の傾斜角βおよび第２の傾斜角βは、プラテンを前記イオンビームに対して移動させることによって提供される、請求項１０に記載の方法。

【請求項15】

前記イオンビーム角θは静止したままである、請求項１４に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

［０００１］ 本開示の実施形態は概して、傾斜エッチングツールに関する。より具体的には、本明細書に記載の実施形態は、傾斜角を調整したフィンを有する回折格子を形成するため、傾斜エッチングツールの利用を提示する。

【背景技術】

【0002】

関連技術の説明
［０００２］ 異なる傾斜角を有する回折格子を基板上に形成するため、傾斜エッチングシステムが使用される。傾斜エッチングシステムは、イオンビーム源を収納するイオンビームチャンバを含む。イオンビーム源は、リボンビーム、スポットビーム、またはフル基板サイズビームなどのイオンビームを生成するように構成される。イオンビームチャンバは、基板の面法線に対して最適化された角度にイオンビームを向けるように構成される。最適化された角度を変更するには、イオンビームチャンバのハードウェア構成を再構成する必要がある。基板は、アクチュエータに連結されたプラテン上に保持される。アクチュエータは、基板がイオンビームチャンバの軸に対して傾斜した角度で位置決めされるよう、プラテンを傾けるように構成される。最適化された角度および傾斜角は、面法線に対するイオンビーム角をもたらす。

【0003】

［０００３］ 異なる傾斜角を有する回折格子を利用するデバイスの一例は、導波結合器などの光学デバイスである。光学デバイスは、拡張現実に求められる特性に応じて異なる傾斜角を有する回折格子を必要とすることがある。加えて、光学デバイスの回折格子は、光の入力カップリングおよび出力カップリングを適切に制御するため、領域にわたって変化する（例えば、増加または減少する）傾斜角を有するフィンを備えた格子を必要とすることがある。傾斜エッチングシステムを用いて、フィンの傾斜角の変化、すなわちローリングｋベクトルを調整することは、困難になりうる。

【0004】

［０００４］ したがって、当該技術分野で必要とされるのは、傾斜角を調整したフィンを有する格子を形成する方法である。

【発明の概要】

【0005】

［０００５］ 一実施形態では、回折格子形成方法が提示される。この方法は、プラテン上に保持された基板の第１の部分を、第１のビーム角αを有するイオンビームの経路内に位置決めすることを含む。基板は、その上に配置された回折格子材料を有する。イオンビームは、基板の面法線に対して第１のイオンビーム角θで回折格子材料に接触し、第１の傾斜角θ’で回折格子材料内に１つまたは複数の第１の回折格子を形成する。第の１ビーム角αは、第１のビーム角αとは異なる第２のビーム角αに調整される。基板の第２の部分は、第２のビーム角αを有するイオンビームの経路内に位置決めされる。イオンビームは、基板の面法線に対して第２のイオンビーム角θで回折格子材料に接触し、第１の傾斜角θ’とは異なる第２の傾斜角θ’で回折格子材料内に１つまたは複数の第２の回折格子を形成する。

【0006】

［０００６］ 別の実施形態では、回折格子形成方法が提示される。この方法は、プラテン上に保持された基板の第１の部分を、イオンビームチャンバのｘ軸に対して第１の傾斜角βで位置決めすることを含む。第１の傾斜角βにおける基板の第１の部分は、ビーム角αを有するイオンビームチャンバによって生成されるイオンビームの経路内に位置決めされる。基板は、その上に配置された回折格子材料を有する。イオンビームは、基板の面法線に対して第１のイオンビーム角θで回折格子材料に接触し、第１の傾斜角θ’で回折格子材料内に１つまたは複数の第１の回折格子を形成する。基板の第２の部分は、第１の傾斜角βとは異なる第２の傾斜角βに位置決めされる。第２の傾斜角βにおける基板の第２の部分は、ビーム角αを有するイオンビームの経路内に位置決めされる。イオンビームは、基板の面法線に対して第２のイオンビーム角θで回折格子材料に接触し、第２の傾斜角θ’で回折格子材料内に１つまたは複数の第２の回折格子を形成する。

【0007】

［０００７］ さらに別の実施形態では、回折格子形成方法が提示される。この方法は、プラテン上に保持された基板の第１の部分を、ビーム角αを有するイオンビームの経路内に位置決めすることを含む。基板は、その上に配置された回折格子材料を有する。イオンビームは、基板の面法線に対してイオンビーム角θで回折格子材料に接し、回折格子材料内に１つまたは複数の第１の回折格子を形成するように構成される。プラテン上に保持された基板は、プラテンの軸の周りに回転され、その結果、イオンビームと１つまたは複数の第１の回折格子の格子ベクトルとの間に第１の回転角φが生じる。１つまたは複数の第１の回折格子は、基板の面法線に対して第１の傾斜角θ’を有する。基板の第２の部分は、回折格子材料内に１つまたは複数の第２の回折格子を形成するように構成されたイオンビームの経路内に位置決めされる。基板は、プラテンの軸の周りで回転され、その結果、イオンビームと１つまたは複数の第２の回折格子の格子ベクトルとの間に第２の回転角φが生じる。１つまたは複数の第２の回折格子は、基板の面法線に対して第２の傾斜角θ’を有する。

【0008】

［０００８］ 本開示の上述の特徴が詳しく理解されうるように、上記では簡単に要約した本開示のより具体的な説明が、実施形態を参照することによって得られる。一部の実施形態は添付の図面に示されている。しかしながら、添付の図面は、例示的な実施形態のみを示しており、したがって、その範囲を限定するものと見なされるべきではなく、他の等しく有効な実施形態も許容されうるに留意されたい。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1A】一実施形態による導波結合器の斜視正面図である。

【図1B】一実施形態による導波結合器の領域の概略断面図である。

【図2】一実施形態による可変傾斜エッチングシステムの概略側断面図である。

【図3】一実施形態による電極アセンブリの概略断面図である。

【図4】別の実施形態による電極アセンブリの概略断面図である。

【図5】一実施形態による、ローリングｋベクトル傾斜角を有する回折格子を形成する方法のフロー図である。

【図6】一実施形態による、ローリングｋベクトル傾斜角を有する回折格子を形成する方法のフロー図である。

【図7】一実施形態による、ローリングｋベクトル傾斜角を有する回折格子を形成する方法のフロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

［００１７］ 理解を容易にするために、可能な場合には、図に共通する同一の要素を指し示すのに同一の参照番号を使用した。一実施形態の要素及び特徴は、さらなる記述がなくても、他の実施形態に有益に組み込むことができると考えられている。

【0011】

［００１８］ 本開示の実施形態は概して、傾斜エッチングツールに関する。より具体的には、本明細書に記載の実施形態は、傾斜角が調整または変更されたフィンを有する格子を形成するための傾斜エッチングツールの利用を提示する。

【0012】

［００１９］ 図１Ａは、導波結合器１００の斜視正面図である。導波結合器１００は、複数のフィン１０８によって画定される入力カップリング回折格子領域１０２（第１の領域）、複数のフィン１１０によって画定される中間回折格子領域１０４（第２の領域）、および複数のフィン１１２によって画定される出力カップリング回折格子領域１０６（第３の領域）を含む。複数のフィン１０８、１１０および１１２の各々は、本明細書に記載されるような回折格子調整処理によって形成される。例えば、複数のフィン１０８、１１０および１１２のうちの１つまたは複数は、同じ領域内の他のフィンとは異なる。一例では、入力カップリング回折格子領域１０２内の複数のフィン１０８のうちの１つ以上は、その領域内の他のフィンのものとは異なる傾斜角など、異なる幾何形状を有する。加えて、入力カップリング回折格子領域１０２内の１つの個別のフィン１０８の傾斜角は、入力カップリング回折格子領域１０２の長さまたは幅にわたって異なっていてもよい。中間回折格子領域１０４および出力カップリング回折格子領域１０６それぞれの複数のフィン１１０および１１２のうちの１つまたは複数は、異なる幾何形状を有するように形成されてもよい。

【0013】

［００２０］ 図１Ｂは、導波結合器１００の領域１０１の概略断面図である。領域１０１は、入力カップリング格子領域１０２、中間回折格子領域１０４、および出力カップリング回折格子領域１０６のうちの１つであってよい。

【0014】

［００２１］ 領域１０１は、基板１０５上に配置された回折格子材料１０３を含む。回折格子材料１０３は、オキシ炭化ケイ素（ＳｉＯＣ）、酸化チタン（ＴｉＯ_Ｘ）、ＴｉＯ_Ｘナノ材料、酸化ニオブ（ＮｂＯ_Ｘ）、ニオブ－ゲルマニウム（Ｎｂ_３Ｇｅ）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、酸炭窒化ケイ素（ＳｉＯＣＮ）、酸化バナジウム（ＶＯ_Ｘ）、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、五酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）、窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）、シリコンリッチＳｉ_３Ｎ_４、水素ドープＳｉ_３Ｎ_４、ホウ素ドープＳｉ_３Ｎ_４、窒化ケイ素（ＳｉＣＮ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、二酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、リン化ガリウム（ＧａＰ）、多結晶ダイヤモンド（ＰＣＤ）、ナノ結晶ダイヤモンド（ＮＣＤ）、およびドープダイヤモンド含有材料のうちの少なくとも１つを含む。

【0015】

［００２２］ 回折格子材料１０３は、本明細書に記載の方法によれば、フィンの第１の部分１０９、フィンの第２の部分１１１、およびフィンの第３の部分１１３など、フィンの２つ以上の部分を有する複数のフィン１０７を含む。フィンの部分の各々は、基板１０５の面法線１１５に対して異なる傾斜角θ’を有する。図示のように、本明細書に記載の他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、フィンの傾斜角θ’は、基板１０５にわたって増大する。本明細書に記載の他の実施形態と組み合わせることができる別の実施形態では、フィンの傾斜角θ’は、基板１０５にわたって減少する。傾斜角θ’の増減は、ローリングｋベクトルとも称される。

【0016】

［００２３］ 図２は、可変傾斜エッチングシステム２００の概略側断面図である。以下に記載の可変傾斜エッチングシステム２００は、例示的な可変傾斜エッチングシステムであり、他の製造業者の傾斜エッチングシステムを含む、他の可変傾斜エッチングシステムは、本明細書に記載の方法に従って、基板上に回折格子および／または傾斜フィン（他のフィンとは対照的に、可変傾斜角θ’を有する１つまたは複数のフィン）を形成するために使用、または調整されうることを理解されたい。コントローラ２０３は、処理中に可変傾斜エッチングシステム２００の態様を制御するように動作可能である。

【0017】

［００２４］ 傾斜角θ’が変化するフィンを有する回折格子を形成するため、基板１０５上に配置された回折格子材料１０３は、可変傾斜エッチングシステム２００によってエッチングされる。本明細書に記載の他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、パターニングされたハードマスク２１３が回折格子材料１０３の上に配置される。パターニングされたハードマスク２１３は、回折格子が形成された後に除去される不透明または非透明のハードマスクであってもよい。透明なパターン化されたハードマスク（図示せず）は、回折格子が形成された後も残っていてもよい。可変傾斜エッチングシステム２００は、チャンバ２０１を含む。イオンビーム源２０４を収容するイオンビームハウジング２０２は、少なくとも部分的にチャンバ２０１内に配置される。イオンビーム源は、リボンビーム、スポットビーム、またはフル基板サイズビーム（例えば、フラッドビーム）などのイオンビーム２１６を生成するように構成される。イオンビームハウジング２０２は、基板１０５の面法線１１５に対してビーム角αでイオンビーム２１６を向けるように動作可能である。

【0018】

［００２５］ 基板１０５は、チャンバ２０１内に配置されたプラテン２０６上に保持される。プラテン２０６は、走査および傾斜アクチュエータ２０８に連結されている。走査および傾斜アクチュエータ２０８は、ｙ方向およびｚ方向に沿った走査運動でプラテン２０６を移動させるように動作可能であり、また、プラテン２０６を傾斜させるように動作可能であり、これにより、基板１０５はイオンビームハウジング２０２のｘ軸に対して傾斜角βで位置決めされる。ビーム角αおよび傾斜角βは、面法線１１５に対するイオンビーム角θをもたらす。面法線１１５に対して傾斜角θ’を有する格子を形成するために、イオンビーム源２０４はイオンビーム２１６を生成し、イオンビームハウジング２０２はイオンビーム２１６をビーム角αで基板１０５に向ける。走査および傾斜アクチュエータ２０８は、イオンビーム２１６がイオンビーム角θで回折格子材料１０３に接触し、回折格子材料１０３の所望の部分の上に傾斜角θ’を有する回折格子をエッチングするようにプラテン２０６を位置決めする。基体１０５をプラテン２０６のｘ軸の周りに回転させて、回折格子の傾斜角θ’を制御するように、回転アクチュエータ２２０がプラテン２０６に連結される。本明細書に記載の方法では、フィンの第１の部分１０９、フィンの第２の部分１１１、フィンの第３の部分１１３など、フィンの２つ以上の部分の傾斜角θ’は、ビーム角α、傾斜角β、および回転角φ、またはこれらの組み合せを調整することで、ローリングｋベクトルに関して調整される。

【0019】

［００２６］ 本明細書に記載の他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、可変傾斜エッチングシステム２００は、ビーム角αを調整および／または変化させるように動作可能な三極抽出アセンブリ（ｔｒｉｏｄｅ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ａｓｓｅｍｂｌｙ）２０５を含む。三極抽出アセンブリ２０５は、複数の作動偏向板および後述する電極セットまたはアセンブリのうちの少なくとも１つを含んでもよい。三極抽出アセンブリ２０５は、イオンビーム源２０４の下流に配置される。

【0020】

［００２７］ 図３は、図２の三極抽出アセンブリ２０５として使用することができる例示的な電極セット３００の側断面図を示す。電極セット３００は、グレーデッドレンズ構成（ｇｒａｄｅｄ ｌｅｎｓ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）として適合されてもよい。電極セット３００は、いくつかの電極セットを含むことができる。例えば、電極セット３００は、一組の入口電極３０２、一組以上の抑制電極３０４（または集束電極）、および一組の出口電極３０６を含むことができる。出口電極３０６は、接地電極とも称される。電極の各組は、イオンビーム３１２（例えば、リボンビーム、スポットビーム、またはフル基板サイズビーム）の通過を可能にするための空間／間隙を有してもよい。

【0021】

［００２８］ いくつかの実施形態では、入口電極３０２、抑制電極３０４、および出口電極３０６は、ハウジング３０８内に設けられる。ポンプ３１０は、ハウジング３０８に直接または間接的に接続されてもよい。ポンプ３１０は、高真空環境または異なる真空レベルの他の制御された環境を提供するための真空ポンプであってもよい。他の実施形態と組み合わせることができる他の実施形態では、ハウジング３０８は、１つまたは複数の誘電部材３１４を含むことができる。誘電部材３１４は、ハウジング３０８を他の構成要素から電気的に絶縁するために使用されてもよい。

【0022】

［００２９］ 図３に示したように、入口電極３０２および出口電極３０６の組は、互いに電気的に連結された２つの導電性片を含んでもよい。他の実施形態では、入口電極３０２の組は、イオンビーム３１２が通過するための開孔を有する一体構造であってもよい。いくつかの実施形態では、抑制電極３０４の上部および下部は、そこを通過するイオンビーム３１２を偏向させるために、（例えば、分離された／個別の導電性部分において）異なる電位を有してもよい。電極セット３００は、７素子レンズ構成（例えば、５組の抑制電極３０４を有する）として描かれているが、任意の数の素子（または電極）が利用されてもよいことを理解されたい。例えば、いくつかの実施形態では、電極セット３００は、３～１０組の範囲の電極セットを利用することができる。いくつかの実施形態では、電極を通過するイオンビーム３１２は、アルゴンまたは他の元素を含むことができる。

【0023】

［００３０］ イオンビーム３１２の静電的集束は、いくつかの薄い電極（例えば、抑制電極３０４）を使用して、イオンビーム３１２の経路に沿った電位の等級付けを制御することによって達成されうる。その結果、入力イオンビーム３１２の使用は、非常に低いエネルギー出力ビームに対してでさえ、より高品質のビームを可能にしうるエネルギー範囲で使用されうる。一実施形態では、イオンビーム３１２が電極セット３００の電極を通過するときに、イオンビーム３１２は、電極セット３００の電極によって、６ｋｅＶから０．２ｋｅＶに減速され、約１５度から約３０度、またはそれ以上に偏向されうる。一例では、エネルギー比は３０／１であってもよい。他の実施形態では、入力電力は、１００ボルト～３，０００ボルトで、イオンビーム３１２を約１５度～約３０度、またはそれ以上偏向させることができる。

【0024】

［００３１］ 減速、偏向、および／または集束を分けて個別に制御することは、イオンビーム３１２の中心光線軌道に対して電極（例えば、入口電極３０２、抑制電極３０４、および出口電極３０６）を移動すること、および、偏向角３１６で中心光線軌道に沿った各点でビームエネルギーを反射するために、イオンビーム３１２の中心光線軌道に沿った偏向電圧電極（例えば、入口電極３０２、抑制電極３０４、および出口電極３０６）を変化させること、のうちの１つ、または組み合わせによって達成されうることを理解されたい。イオンビーム３１２の中心光線軌道に対する電極の対称性は、イオンビーム３１２に最も近い上方電極および下方電極の端部が、イオンビーム３１２の中心光線軌道から等しい（または、ほぼ等しい）垂直距離に維持されうる場合である。例えば、イオンビーム３１２の上下の電極での電圧の差は、電界の偏向成分が、（電極またはレンズに沿って変化しうる）当該の点におけるビームエネルギーの固定比／係数であるように構成されてもよい。

【0025】

［００３２］ 図４は、電極セット３００と共に使用されうる電極アセンブリ４００の概略断面図である。電極アセンブリ４００は、第１のアクチュエータ４０２に連結された入口電極３０２のペアと、第２のアクチュエータ４０５に連結された抑制電極３０４のペアと、第３のアクチュエータ４１０に連結された出口電極３０６（例えば、接地電極）のペアとを含む。第１のアクチュエータ４０２は、入口電極３０２の一方または両方を、中間線４２０から第１の距離４１５だけ移動させて、イオンビーム３１２のビーム角αを調整するように動作可能である。第２のアクチュエータ４０５は、抑制電極３０４の一方または両方を、中間線４２０から第２の距離４１７だけ移動させて、イオンビーム３１２のビーム角αを調整するように動作可能である。中間線４２０は、入口電極３０２、抑制電極３０４、および出口電極３０６のうちの１つまたは複数によってイオンビーム３１２のビーム角αを調整する前のイオンビーム３１２の法線３０７に対応する。第３のアクチュエータ４１０は、出口電極３０６の一方または両方を、中間線４２０から第３の距離４２５だけ移動させて、イオンビーム３１２のビーム角αを調整するように動作可能である。第１のアクチュエータ４０２、第２のアクチュエータ４０５、および第３のアクチュエータ４１０は、本明細書に記載される方法などの処理中に可変傾斜エッチングシステム２００の態様を制御するように動作可能なコントローラ２０３に連結される。コントローラ２０３は、電圧を制御するように構成される

【0026】

［００３３］ 図５は、ローリングｋベクトル傾斜角を有する回折格子を形成する方法５００のフロー図である。説明を容易にするために、図５は、適用可能な場合には、図２、図３、および図４を参照して説明される。以下におけるイオンビームについての言及は、図２のイオンビーム２１６および／または、図３および図４のイオンビーム３１２を参照してもよい。

【0027】

［００３４］ 工程５０１では、その上に配置された回折格子材料１０３を有する基板１０５の第１の部分が、イオンビームの経路内に位置決めされる。第１のビーム角αを有するイオンビームは、基板１０５の面法線１１５に対してイオンビーム角θで回折格子材料１０３に接触し、第１の傾斜角θ’を有する１つまたは複数の第１の回折格子を回折格子材料１０３内に形成する。工程５０２では、第１のビーム角αは、第１のビーム角αとは異なる第２のビーム角αに調整される。第２のビーム角αは、第１のビーム角αよりも大きくても小さくてもよい。工程５０３では、回折格子材料１０３がその上に配置された基板１０５の第２の部分は、第２のビーム角αを有するイオンビームの経路内に位置決めされる。第１のビーム角αよりも大きい第２のビーム角αは、第１の傾斜角θ’よりも大きい第２の傾斜角θ’を有する１つまたは複数の第２の回折格子を回折格子材料１０３内にもたらす。第１のビーム角αより小さい第２のビーム角αは、第１の傾斜角θ’より小さい第２の傾斜角θ’をもたらす。工程５０４では、第２のビーム角αは、第２のビーム角αとは異なる第３ビーム角αに調整される。工程５０５では、回折格子材料１０３がその上に配置された基板１０５の第３の部分は、第３のビーム角αを有するイオンビームの経路内に位置決めされて、第２の傾斜角θ’よりも大きい第３の傾斜角θ’を有する１つまたは複数の第３の格子を格子材料１０３内に形成する。本明細書に記載の他の実施形態と組み合わせることができる実施形態では、第１、第２、および第３のビーム角αは、上述のように、複数の作動偏向板および電極アセンブリ４００または電極セット３００のうちの少なくとも１つによって調整される。

【0028】

［００３５］ 一例では、第１のアクチュエータ４０２は、入口電極３０２を中心線４２０から第１の距離４１５だけ移動させ、イオンビーム３１２のビーム角αを調整して、イオンビーム３１２のビーム角αを調整する。代替的または追加的に、第２のアクチュエータ４０５は、抑制電極３０４を中間線４２０から第２の距離４１７だけ移動させ、イオンビーム３１２のビーム角αを調整する。代替的または追加的に、第３のアクチュエータ４１０は、出口電極３０６を中間線４２０から第３の距離４２５だけ移動させ、イオンビーム３１２のビーム角αを調整する。ビーム角αの調整は、上述のようにフィンの傾斜角θ’を変化させる。

【0029】

［００３６］ 単独で、または上述の例と組合せて利用することができる別の例では、電極（例えば、入口電極３０２、抑制電極３０４（または、集束電極）、および出口電極３０６）の偏向電圧を変化させて、上述のようにフィンの様々な傾斜角θ’を生成することができる。

【0030】

［００３７］ 図６は、ローリングｋベクトル傾斜角を有する回折格子を形成する方法６００のフロー図である。説明を容易にするために、図６は、図２を参照して説明される。しかしながら、可変傾斜エッチングシステム２００以外の傾斜エッチングシステムが方法６００と併用されうることに留意されたい。本明細書に記載の他の実施形態と組み合わせることができる他の実施形態では、方法６００は、イオンビームエッチングシステムによって実行される。以下におけるイオンビームについての言及は、図２のイオンビーム２１６および／または、図３および図４のイオンビーム３１２を参照してもよい。

【0031】

［００３８］ 工程６０１では、その上に配置された回折格子材料１０３を有する基板１０５の第１の部分が、イオンビームの経路内に位置決めされる。基板１０５は、イオンビームハウジング２０２のｘ軸に対して第１の傾斜角βで位置決めされる。ビーム角αを有するイオンビームは、基板１０５の面法線１１５に対してイオンビーム角θで回折格子材料１０３に接触し、第１の傾斜角θ’を有する１つまたは複数の第１の回折格子を回折格子材料１０３内に形成する。工程６０２では、第１の傾斜角βは、第１の傾斜角βとは異なる第２の傾斜角βに変調される。第２のビーム傾斜角βは、第１の傾斜角βよりも大きくても小さくてもよい。工程６０３では、回折格子材料１０３がその上に配置された基板の第２の部分が、ビーム角αを有するイオンビームの経路内に位置決めされる。第１の傾斜角βよりも大きい第２の傾斜角βは、第１の傾斜角θ’よりも大きい第２の傾斜角θ’を有する１つまたは複数の第２の回折格子を回折格子物質１０３内にもたらす。第１のビーム角αより小さい第２のビーム角αは、第１の傾斜角θ’より小さい第２の傾斜角θ’をもたらす。工程６０４では、傾斜角βは、第２の傾斜角βとは異なる第３の傾斜角βに調整される。工程６０５では、回折格子材料１０３がその上に配置された基板の第３の部分が、イオンビームの経路内に、ビーム角αで位置決めされて、第２の傾斜角θ’よりも大きい第３の傾斜角θ’を有する１つまたは複数の第３の回折格子を回折格子材料１０３内に形成する。本明細書に記載の他の実施形態と組み合わせることができる実施形態では、走査および傾斜アクチュエータ２０８は、ｙ方向およびｚ方向の少なくとも１つに沿った走査運動でプラテン２０６を移動させ、イオンビームハウジング２０２のｘ軸に対して第１、第２、および第３の傾斜角βでプラテン２０６を傾ける。

【0032】

［００３９］ 図７は、ローリングｋベクトル傾斜角を有する回折格子を形成する方法７００のフロー図である。説明を容易にするために、図７は、図２を参照して説明される。しかしながら、可変傾斜エッチングシステム２００以外の傾斜エッチングシステムが方法７００と併用されうることに留意されたい。本明細書に記載の他の実施形態と組み合わせることができる他の実施形態では、方法７００は、イオンビームエッチングシステムによって実行される。以下におけるイオンビームについての言及は、図２のイオンビーム２１６および／または、図３および図４のイオンビーム３１２を参照してもよい。

【0033】

［００４０］ 工程７０１では、回折格子材料１０３がその上に配置された基板１０５の第１の部分は、イオンビームの経路内に位置決めされる。ビーム角αを有するイオンビームは、基板１０５の面法線１１５に対してイオンビーム角θで回折格子材料１０３に接触し、回折格子材料１０３内に１つまたは複数の第１の回折格子を形成する。基板１０５は、イオンビームと１つまたは複数の第１の回折格子の回折格子ベクトルとの間の第１の回転角φに位置決めされる。第１の回転角φは、基板の面法線１１５に対して第１の傾斜角θ’を有する１つまたは複数の第１の回折格子をもたらすように選択される。第１の回転角φは、式φ＝ｃｏｓ^－１（ｔａｎ（θ’）／ｔａｎ（θ））における回転角φによって選択される。工程７０２では、回折格子材料１０３がその上に配置された基板１０５の第２の部分が、ビーム角αを有するイオンビームの経路内に位置決めされる。イオンビームは、基板１０５の面法線１１５に対してイオンビーム角θで回折格子材料１０３に接触し、回折格子材料１０３内に１つまたは複数の第１の回折格子を形成する。基板１０５は、イオンビームと１つまたは複数の第２の回折格子の回折格子ベクトルとの間の第２の回転角φに位置決めされる。第２の回転角φは、第１の回転角φよりも大きく、第２の傾斜角θ’が第２の傾斜角θ’よりも大きい１つまたは複数の第２の回折格子をもたらすように選択される。工程７０３では、回折格子材料１０３がその上に配置された基板１０５の第３の部分が、ビーム角αを有するイオンビームの経路内に位置決めされる。イオンビームは、基板１０５の面法線１１５に対してイオンビーム角θで回折格子材料１０３に接触し、回折格子材料１０３内に１つまたは複数の第１の回折格子を形成する。基板１０５は、イオンビームと１つまたは複数の第２の回折格子の回折格子ベクトルとの間の第３の回転角φに位置決めされる。第３の回転角φは、第２の回転角φよりも大きく、第２の傾斜角θ’とは異なる第２の傾斜角θ’を有する１つまたは複数の第３の格子をもたらすように選択される。本明細書に記載の他の実施形態と組み合わせることができる他の実施形態では、回転アクチュエータ２２０は、プラテン２０６のｘ軸の周りに基板１０５を第１、第２、および第３の回転角φまで回転させる。第３の回転角φは、第２の回転角φよりも大きくてよく、第２回転角φは、第１の回転角φよりも大きくてよい。第１の回転角φは、第２の回転角φよりも大きくてよく、第２の回転角φは、第３の回転角φよりも大きくてよい。

【0034】

［００４１］ 要約すると、基板上にローリングｋベクトル傾斜角を有する回折格子を形成する方法が提供される。本明細書に記載の方法は、回折格子の２つ以上の部分の傾斜角θ’のローリングｋベクトルが、基板の部分についてのビーム角α、傾斜角β、および回転角φのうちの少なくとも２つを調整することによって提供されるように、組み合わされて実行されてもよい。

【0035】

［００４２］ 上記は、本開示の例を対象としているが、本開示の他の例およびさらなる例は、本開示の基本的な範囲から逸脱することなく考案されてもよく、本開示の範囲は、以下の特許請求の範囲によって決定される。

【図1A】

【図1B】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【手続補正書】

【提出日】2024-06-18

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

１つまたは複数の領域を含むデバイスであって、前記領域の各々が、基板上に配置された複数の光学デバイスフィンを有し、前記１つまたは複数の領域のうちの少なくとも１つの領域における前記複数の光学デバイスフィンが、前記光学デバイスフィンの少なくとも２つの部分を含み、各部分における前記光学デバイスフィンが、前記基板の表面に対して傾斜角を有し、隣接する部分における前記光学デバイスフィンの前記傾斜角が、前記基板の前記表面に亘って、あるローリングkベクトルで増加または減少する、デバイス。

【請求項2】

前記１つまたは複数の領域が、入力カップリング領域、中間カップリング領域または出力カップリング領域のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載のデバイス。

【請求項3】

前記入力カップリング領域における前記光学デバイスフィンのうちの１つが、前記中間カップリング領域における前記光学デバイスフィンのうちの１つとは異なる傾斜角を有する、請求項２に記載のデバイス。

【請求項4】

前記入力カップリング領域における前記光学デバイスフィンのうちの１つが、前記出力カップリング領域における前記光学デバイスフィンのうちの１つとは異なる傾斜角を有する、請求項２に記載のデバイス。

【請求項5】

前記中間カップリング領域における前記光学デバイスフィンのうちの１つが、前記出力カップリング領域における前記光学デバイスフィンのうちの１つとは異なる傾斜角を有する、請求項２に記載のデバイス。

【請求項6】

前記入力カップリング領域における前記光学デバイスフィンのうちの１つが、前記出力カップリング領域または前記中間カップリング領域における前記光学デバイスフィンのうちの少なくとも１つと同一の傾斜角を有する、請求項２に記載のデバイス。

【請求項7】

前記複数の光学デバイスフィンが、オキシ炭化ケイ素（ＳｉＯＣ）、酸化チタン、酸化チタンナノ材料、酸化ニオブ、ニオブ－ゲルマニウム（Ｎｂ_３Ｇｅ）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、酸炭窒化ケイ素（ＳｉＯＣＮ）、酸化バナジウム（ＩＶ）、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、五酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）、窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）、シリコンリッチＳｉ_３Ｎ_４、水素ドープＳｉ_３Ｎ_４、ホウ素ドープＳｉ_３Ｎ_４、炭窒化ケイ素（ＳｉＣＮ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、二酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、リン化ガリウム（ＧａＰ）、多結晶ダイヤモンド（ＰＣＤ）、ナノ結晶ダイヤモンド（ＮＣＤ）、およびドープダイヤモンド含有材料のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載のデバイス。

【請求項8】

１つまたは複数の領域を含むデバイスであって、前記領域の各々が、基板上に配置された複数の光学デバイスフィンを有し、前記複数の光学デバイスフィンが、酸化ニオブを含み、前記１つまたは複数の領域のうちの少なくとも１つの領域における前記複数の光学デバイスフィンが、前記光学デバイスフィンの少なくとも２つの部分を含み、各部分における前記光学デバイスフィンが、前記基板の表面に対して傾斜角を有し、隣接する部分における前記光学デバイスフィンの前記傾斜角が、前記基板の前記表面に亘って、あるローリングkベクトルで増加または減少する、デバイス。

【請求項9】

前記１つまたは複数の領域が、入力カップリング領域、中間カップリング領域または出力カップリング領域のうちの少なくとも１つを含む、請求項８に記載のデバイス。

【請求項10】

前記入力カップリング領域における前記光学デバイスフィンのうちの１つが、前記中間カップリング領域における前記光学デバイスフィンのうちの１つとは異なる傾斜角を有する、請求項９に記載のデバイス。

【請求項11】

前記入力カップリング領域における前記光学デバイスフィンのうちの１つが、前記出力カップリング領域における前記光学デバイスフィンのうちの１つとは異なる傾斜角を有する、請求項９に記載のデバイス。

【請求項12】

前記中間カップリング領域における前記光学デバイスフィンのうちの１つが、前記出力カップリング領域における前記光学デバイスフィンのうちの１つとは異なる傾斜角を有する、請求項９に記載のデバイス。

【請求項13】

前記入力カップリング領域における前記光学デバイスフィンのうちの１つが、前記出力カップリング領域または前記中間カップリング領域のうちの１つにおける少なくとも１つの光学デバイスフィンと同一の傾斜角を有する、請求項９に記載のデバイス。

【請求項14】

１つまたは複数の領域を含むデバイスであって、前記領域の各々が、基板上に配置された複数の光学デバイスフィンを有し、前記１つまたは複数の領域のうちの少なくとも１つの領域における前記複数の光学デバイスフィンが、
前記基板上に配置された、第１の傾斜角を有する少なくとも１つの第１の光学デバイスフィンと、
前記少なくとも１つの第１の光学デバイスフィンに隣接して前記基板上に配置された、前記第１の傾斜角とは異なる第２の傾斜角を有する少なくとも１つの第２の光学デバイスフィンと、
前記少なくとも１つの第２の光学デバイスフィンに隣接して前記基板上に配置された、前記第１の傾斜角および前記第２の傾斜角とは異なる第３の傾斜角を有する少なくとも１つの第３の光学デバイスフィンと
を含み、
前記第２の傾斜角が前記第１の傾斜角よりも大きく、かつ前記第３の傾斜角が前記第２の傾斜角よりも大きい、または
前記第１の傾斜角が前記第２の傾斜角よりも大きく、かつ前記第２の傾斜角が前記第３の傾斜角よりも大きい、デバイス。

【請求項15】

前記１つまたは複数の領域が、入力カップリング領域、中間カップリング領域または出力カップリング領域のうちの少なくとも１つを含む、請求項１４に記載のデバイス。

【請求項16】

前記入力カップリング領域における前記光学デバイスフィンのうちの１つが、前記出力カップリング領域または前記中間カップリング領域のうちの１つにおける前記光学デバイスフィンのうちの少なくとも１つとは異なる傾斜角を有する、請求項１５に記載のデバイス。

【請求項17】

前記入力カップリング領域における前記光学デバイスフィンのうちの１つが、前記出力カップリング領域または前記中間カップリング領域のうちの１つにおける前記光学デバイスフィンのうちの少なくとも１つと同一の傾斜角を有する、請求項１５に記載のデバイス。

【請求項18】

前記少なくとも１つの第１の光学デバイスフィンの各々が、光学デバイスフィンの第１の部分に対応し、前記少なくとも１つの第２の光学デバイスフィンが、光学デバイスフィンの第２の部分に対応し、前記少なくとも１つの第３の光学デバイスフィンが、光学デバイスフィンの第３の部分に対応する、請求項１４に記載のデバイス。

【請求項19】

前記第１の傾斜角、前記第２の傾斜角および前記第３の傾斜角が、前記基板の表面に亘るローリングkベクトルに対応する、請求項１４に記載のデバイス。

【請求項20】

前記複数の光学デバイスフィンが、オキシ炭化ケイ素（ＳｉＯＣ）、酸化チタン、酸化チタンナノ材料、酸化ニオブ、ニオブ－ゲルマニウム（Ｎｂ_３Ｇｅ）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、酸炭窒化ケイ素（ＳｉＯＣＮ）、酸化バナジウム（ＩＶ）、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、五酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）、窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）、シリコンリッチＳｉ_３Ｎ_４、水素ドープＳｉ_３Ｎ_４、ホウ素ドープＳｉ_３Ｎ_４、炭窒化ケイ素（ＳｉＣＮ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、二酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、リン化ガリウム（ＧａＰ）、多結晶ダイヤモンド（ＰＣＤ）、ナノ結晶ダイヤモンド（ＮＣＤ）、およびドープダイヤモンド含有材料のうちの少なくとも１つを含む、請求項１４に記載のデバイス。

【手続補正2】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１Ｂ

【補正方法】変更

【補正の内容】

【図1B】

【手続補正3】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図３

【補正方法】変更

【補正の内容】

【図3】

【外国語明細書】