特開 2024-50384 格子装置の形成方法

(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】P2024050384

(43)【公開日】2024-04-10

(54)【発明の名称】格子装置の形成方法

(51)【国際特許分類】

   G02B 5/18 20060101AFI20240403BHJP

【ＦＩ】

G02B5/18

【審査請求】有

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023034030

(22)【出願日】2023-03-06

(31)【優先権主張番号】17/955,800

(32)【優先日】2022-09-29

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(71)【出願人】

【識別番号】507296388

【氏名又は名称】采▲ぎょく▼科技股▲ふん▼有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＶｉｓＥｒａ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｃｏｍｐａｎｙ Ｌｉｍｉｔｅｄ

【住所又は居所原語表記】Ｎｏ．１２，Ｄｕｓｉｎｇ Ｒｄ．１， Ｈｓｉｎｃｈｕ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｐａｒｋ，Ｈｓｉｎ－Ｃｈｕ Ｃｉｔｙ，Ｔａｉｗａｎ

(74)【代理人】

【識別番号】110001807

【氏名又は名称】弁理士法人磯野国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】黄 俊維

(72)【発明者】

【氏名】蔡 毓珊

(72)【発明者】

【氏名】傅 柏翰

【テーマコード（参考）】

2H249

【Ｆターム（参考）】

2H249AA13

2H249AA31

2H249AA33

2H249AA44

(57)【要約】

【課題】異なる屈折率を有する複数の格子構造を形成する方法を提供する。
【解決手段】格子装置を形成する方法は、基板を提供するステップと、前記基板をプロセスチャンバ内に入れるステップ、および前記基板上に格子材料を堆積させ、前記基板上に格子材料層を形成するステップを含み、前記格子材料の屈折率は、前記プロセスチャンバ内で前記格子材料を堆積する間に徐々に変化し、前記格子材料層は、異なる屈折率を有する方法。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

格子装置を形成する方法であって、
基板を提供するステップと、
前記基板をプロセスチャンバ内に入れるステップ、および
前記基板上に格子材料を堆積させ、前記基板上に格子材料層を形成するステップとを含み、
前記格子材料の屈折率は、前記プロセスチャンバ内で前記格子材料を堆積する間に徐々に変化し、前記格子材料層は、異なる屈折率を有する方法。

【請求項2】

前記格子材料を堆積するステップは、第１の段階、第２の段階、および第３の段階をさらに含み、前記格子材料層は、複数の格子構造にパターン化される請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記プロセスチャンバは、
前記基板を保持するキャリアと、
第１の材料を堆積させる第１のターゲットと、
第２の材料を堆積させるものであって、前記第１の材料の屈折率と前記第２の材料の屈折率が異なる第２のターゲット、および
前記プロセスチャンバ内にプロセスガスを注入する空気弁を含む請求項２に記載の方法。

【請求項4】

前記第１の段階において、前記第１の材料は、十分な値の流量で前記第１のターゲットから堆積され、前記第２の材料は、０の流量で前記第２のターゲットから堆積され、
前記第２の段階において、前記第１の材料の前記流量は徐々に減少し、前記第２の材料の前記流量は徐々に増加し、且つ
前記第３の段階において、前記第１の材料の前記流量は０に達し、前記第２の材料の前記流量は前記十分な値に達する請求項３に記載の方法。

【請求項5】

前記第１のターゲットおよび前記第２のターゲットは、第１の電圧コントローラおよび第２の電圧コントローラにそれぞれ接続され、
前記第１の段階において、前記第１の電圧コントローラは十分な値の電圧を前記第１のターゲットに供給し、前記第２の電圧コントローラは０の電圧を前記第２のターゲットに供給し、
前記第２の段階において、前記第１の電圧コントローラによって供給される前記電圧は徐々に減少し、前記第２の電圧コントローラによって供給される前記電圧は徐々に増加し、且つ
前記第３の段階において、前記第１の電圧コントローラによって供給される前記電圧は０に達し、前記第２の電圧コントローラによって供給される前記電圧は前記十分な値に達する請求項３に記載の方法。

【請求項6】

前記プロセスチャンバは、
前記基板を保持するキャリアと、
材料を堆積させるターゲットであって、前記材料の流量は、前記第１の段階、前記第２の段階、および前記第３の段階を通じて同じままであるターゲット、および
前記プロセスチャンバ内にプロセスガスを注入する空気弁を含む請求項２に記載の方法。

【請求項7】

前記第１の段階において、前記プロセスガスは、０の流量でプロセスチャンバに注入され、
前記第２の段階において、前記プロセスガスの流量は徐々に増加し、且つ
前記第３の段階において、前記プロセスガスの流量は十分な値に達する請求項６に記載の方法。

【請求項8】

前記プロセスチャンバは、
前記基板を保持するキャリアと、
材料を堆積させるターゲットであって、前記材料の流量は、前記第１の段階、前記第２の段階、および前記第３の段階を通じて同じままであるターゲット、および
前記プロセスチャンバ内に第１のプロセスガスおよび第２のプロセスガスを注入する空気弁を含み、
前記第１の段階において、前記第1のプロセスガスは、十分な値の流量で前記プロセスチャンバ内に注入され、前記第２のプロセスガスは、０の流量で前記プロセスチャンバ内に注入され、
前記第２の段階において、前記第１のプロセスガスの前記流量は徐々に減少し、前記第２のプロセスガスの前記流量は徐々に増加し、且つ
前記第３の段階において、前記第１のプロセスガスの前記流量は０に達し、前記第２のプロセスガスの前記流量は前記十分な値に達する請求項２に記載の方法。

【請求項9】

前記基板上に前記格子材料を堆積させる前に、前記基板上に複数のプロセス前格子構造を形成することをさらに含み、前記複数のプロセス前格子構造のそれぞれは、第１の側壁、および前記第１の側壁の反対側にある第２の側壁を含み、前記基板は前記プロセスチャンバ内のキャリア上に配置され、前記キャリアは、前記第１の側壁または第２の側壁が上方にあるターゲットに面するように一方側に傾斜される請求項１に記載の方法。

【請求項10】

前記格子材料は、前記基板の上面に沿って、前記第１の側壁または前記第２の側壁上に堆積され、格子材料層を形成し、前記格子材料層は、前記基板の前記上面に平行な水平方向に沿って異なる屈折率を有し、前記格子材料層は、複数の格子構造にパターン化され、前記複数の格子構造は、前記基板の前記上面に平行な水平方向に沿って異なる屈折率を有するアレイに配置される請求項９に記載の方法。

【請求項11】

前記格子材料を堆積するステップは、
前記基板の上面に沿って延在する前記第１の側壁上に第１の格子材料層を形成し、前記第１の格子材料層は、前記第１の側壁から離れる水平方向に沿って異なる屈折率を有し、前記基板を保持するキャリアは、前記第１の側壁がプロセスチャンバ内で上方にあるターゲットに面するように一方側に傾斜される、第１のプロセスサイクルを行うステップ、および
前記基板の上面に沿って延在する前記第２の側壁上に第２の格子材料層を形成し、前記第２の格子材料層は、前記第２の側壁から離れる水平方向に沿って異なる屈折率を有し、前記基板を保持するキャリアは、前記第２の側壁がプロセスチャンバ内で上方にあるターゲットに面するように他方側に傾斜される、第２のプロセスサイクルを行うステップをさらに含み、
前記複数のプロセス前格子構造のそれぞれ、前記対応する第１の側壁上の前記第１の格子材料層、および前記対応する第２の側壁上の前記第２の格子材料層は、複数の格子構造のそれぞれを構成する請求項９に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、格子装置の形成方法に関するものであり、特に、異なる屈折率を有する複数の格子構造を形成する方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

光が均質な物質（例えば空気）を伝搬するとき、光は伝搬方向に伝搬する一連の平面波として振る舞う。平面波が遮るものに遭遇すると、その遮るものとの相互作用により平面波が変化する。波の波面の遮るもののない全ての点は、入射波と同じ波長と位相を持つ２次球面ウェーブレット（ｗａｖｅｌｅｔ）の波源と見なすことができる。出射波面は、これら全てのウェーブレットの組み合わせである。例えば、水中を伝搬する平面波が、単一の小さい開口を有する障害物（例えば、波長より広くない）にぶつかった場合、入射平面波は、円形パターンで開口から外側に回折することができる。障害物が波長より大きい開口を含む場合、波面は開口から出射する。

【0003】

回折格子は、開口または不透明な構造のいずれかのオブジェクトの繰り返し配列であり、格子から出射する光波の位相および／または振幅に周期的な変化を起こす。そのタイプの１つは、１次元（線形）のブラッグ（Ｂｒａｇｇ）回折格子である。この回折格子は櫛に似ており、歯の間に一定の均一な間隔がある。この歯の均一な間隔と、幅と深さが格子の出力特性を決定する。線形ブラッグ格子は、特定の波長を有する光を複数の離散角度に沿って出射するモードに回折するように設計されている。

【0004】

しかしながら、従来の回折格子は波長に敏感である。言い換えれば、回折格子は特定の波長範囲においてのみ効率的に動作することができる。高まる市場の需要に応えるには、この問題と関連する問題に対処する必要がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

異なる屈折率を有する複数の格子構造を形成する方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

一実施形態では、格子装置を形成する方法は、基板を提供するステップ、基板をプロセスチャンバ内に送入させるステップ、および基板上に格子材料を堆積させ、基板上に格子材料層を形成するステップを含む。格子材料の屈折率は、プロセスチャンバ内で格子材料を堆積する間に徐々に変化する。格子材料層は、異なる屈折率を有する。

【図面の簡単な説明】

【0007】

本発明は、添付の図面を参照しながら以下の詳細な説明から、より完全に理解することができる。業界の標準的な慣行に従って、さまざまな特徴が縮尺どおりに描かれていない。実際、さまざまな特徴の寸法は、説明を明確にするために、任意に拡大または縮小されている。

【図1】図１は、本開示のいくつかの実施形態による、格子装置を製造する中間段階のさまざまな断面図である。

【図2A】図２Ａは、本開示のいくつかの実施形態による、格子装置を製造する中間段階のさまざまな断面図である。

【図2B】図２Ｂは、本開示のいくつかの実施形態による、格子装置を製造する中間段階のさまざまな断面図である。

【図2C】図２Ｃは、本開示のいくつかの実施形態による、格子装置を製造する中間段階のさまざまな断面図である。

【図3】図３は、本開示のいくつかの実施形態による、格子装置を製造する中間段階のさまざまな断面図である。

【図4】図４は、本開示のいくつかの実施形態による、格子装置を製造する中間段階のさまざまな断面図である。

【図5A】図５Ａは、本開示のいくつかの実施形態による、格子装置の回折効率を示している。

【図5B】図５Ｂは、本開示のいくつかの実施形態による、格子装置の回折効率を示している。

【図6】図６は、本開示のもう１つの実施形態による、格子装置を製造する中間段階のさまざまな断面図である。

【図7A】図７Ａは、本開示のもう１つの実施形態による、格子装置を製造する中間段階のさまざまな断面図である。

【図7B】図７Ｂは、本開示のもう１つの実施形態による、格子装置を製造する中間段階のさまざまな断面図である。

【図8】図８は、本開示のもう１つの実施形態による、格子装置を製造する中間段階のさまざまな断面図である。

【図9】図９は、本開示のもう１つの実施形態による、格子装置を製造する中間段階のさまざまな断面図である。

【図10】図１０は、本開示の更にもう１つの実施形態による、格子装置を製造する中間段階のさまざまな断面図である。

【図11A】図１１Ａは、本開示の更にもう１つの実施形態による、格子装置を製造する中間段階のさまざまな断面図である。

【図11B】図１１Ｂは、本開示の更にもう１つの実施形態による、格子装置を製造する中間段階のさまざまな断面図である。

【図12】図１２は、本開示の更にもう１つの実施形態による、格子装置を製造する中間段階のさまざまな断面図である。

【図13A】図１３Ａは、本開示の更にもう１つの実施形態による、格子装置を製造する中間段階のさまざまな断面図である。

【図13B】図１３Ｂは、本開示の更にもう１つの実施形態による、格子装置を製造する中間段階のさまざまな断面図である。

【図14】図１４は、本開示の更にもう１つの実施形態による、格子装置を製造する中間段階のさまざまな断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下の開示は、提供される主題の異なる特徴を実施するための多くの異なる実施形態または例を提供する。本開示を簡潔に説明するために、複数の要素および複数の配列の特定の実施形態が以下に述べられる。これらはもちろん単に例示するためであり、それに限定するという意図はない。例えば、下記の開示において、第１の特徴が第２の特徴の上に形成されるということは、第１と第２の特徴が直接接触して形成される複数の実施形態を含むことができ、且つ第１と第２の特徴が直接接触しないように、付加的な特徴が第１と第２の特徴の間に形成される複数の実施形態を含むこともできる。

【0009】

追加のステップが、例示された方法の前、間、または後に実施されてもよく、例示された方法のその他の実施形態では、いくつかのステップが置き換えられるか、または省略されてもよい。

【0010】

さらに、「下の方」、「下方」、「下部」、「上」、「上方」、「上部」およびこれらに類する語のような、空間的に相対的な用語は、図において１つの要素または特徴と、別の（複数の）要素と（複数の）特徴との関係を記述するための説明を簡潔にするために用いられる。空間的に相対的な用語は、図に記載された方向に加えて、使用または操作する装置の異なる方向を包含することを意図している。装置は、他に方向づけされてもよく（９０度回転、または他の方向に）、ここで用いられる空間的に相対的な記述は、同様にそれに応じて解釈され得る。

【0011】

本開示では、「約」、「およそ」、および「実質的に」という用語は、一般的に、記載されている値の＋／－２０％を意味し、より一般的に、記載されている値の＋／－１０％を意味し、より一般的に、記載されている値の＋／－５％を意味し、より一般的に、記載されている値の＋／－３％を意味し、より一般的に、記載されている値の＋／－２％を意味し、より一般的に、記載されている値の＋／－１％を意味し、さらにより一般的に、記載されている値の＋／－０．５％を意味する。本開示に記載されている値は、概算値である。

【0012】

特に定義されない限り、本明細書で使用される全ての用語（技術的及び科学的用語を含む）は、本発明が属する技術分野の当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。さらに、一般的に使用される辞書に定義されている用語は、関連技術の文脈における意味と一致する意味を有するものと解釈されるべきであり、本明細書で明示的に定義されていない限り、理想化された又は過度に形式的な意味で解釈されない。

【0013】

また、本開示は、以下の実施形態において同じ構成要素の符号または文字を繰り返し用いる可能性がある。繰り返し用いる目的は、簡易化した、明確な説明を提供するためのもので、説明される様々な実施形態および／または構成の関係を限定するものではない。

【0014】

拡張現実（ＡＲ）および光ファイバーの分野では、光信号の伝播方向を変化させる（例えば、導波路に向け直す）ための光学部品が必要である。プリズムが用いられることができるが、プリズムは携帯型デバイスには大きすぎて重くなりすぎる。プリズムを格子構造に置き換えることにより、光信号をより容易に導波路に導くことができる。ＡＲシステムでは、光信号は導波路を介して、光伝送を所望の角度に調整する格子構造に向けて伝送され、最終的に人間の目に到達する。

【0015】

同じ媒質では、入射光線はその進路を変えずに単一方向に伝播することができる。このような入射光線がもう１つの媒質に入ったとき、新しい媒質の材料特性のみに基づいて屈折する。この屈折は制御することができない。格子装置は、入射光線を所望の方向に回折させることができる。それ自身の結晶運動量（ｃｒｙｓｔａｌ ｍｏｍｅｎｔｕｍ）を処理するだけでなく、格子装置は、入射光線が所望の回折を達成するように、必要な構造特性（周期、ピッチ、またはデューティサイクルなど）を有するように設計されることができる。従来の格子装置は、単一の材料で作られた格子構造を含む。従来の単一材料の格子装置の回折効率は、消費者のニーズを満たすことができなくなっている。さらに、格子装置が効率的に動作できる波長範囲である波長帯は非常に限定的である。換言すれば、従来の格子装置の回折効率は、特定の波長においてのみ許容可能である。従って、回折効率は波長帯の選択に対して非常に敏感である。

【0016】

屈折率（または屈折率勾配）が異なる（変化する）格子構造を設計することは、回折効率を向上させるだけでなく、回折効率が動作上満足できる波長帯域も拡大できることが発見されている。換言すれば、格子構造は、波長帯の選択に対して比較的敏感でないということである。本開示のいくつかの実施形態によれば、格子材料層を形成するためのプロセスチャンバは、得られる格子材料層が異なる屈折率を有するように構成されることができる。このように、格子装置の製造が実現されることができる。

【0017】

図１、図２Ａ～図２Ｃ、図３、および図４は、本開示のいくつかの実施形態による、格子装置１０を製造する中間段階のさまざまな断面図である。図２Ａ～図２Ｃは、プロセスチャンバ２００の３つの異なる設計をそれぞれ示していることを理解されたい。図２Ａ～図２Ｃの設計のいずれも、図３に示されるように、基板１００上に形成された格子材料層１０４となることができる。図２Ａ～図２Ｃより示されたプロセスチャンバ２００の構成および動作方法は、後で詳細に説明される。

【0018】

図１に示すように、基板１００が提供される。いくつかの実施形態では、基板１００は、例えば、ウェハまたはチップであり得るが、本開示は、それに限定されない。いくつかの実施形態では、基板１００は、半導体基板、例えばシリコン基板であってもよい。さらに、いくつかの実施形態では、半導体基板は、ゲルマニウムを含む元素半導体、窒化ガリウム（ＧａＮ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）、リン化ガリウム（ＧａＰ）、リン化インジウム（ＩｎＰ）、ヒ素化インジウム（ＩｎＡｓ）、および／またはアンチモン化インジウム（ＩｎＳｂ）を含む化合物半導体、シリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）合金、リン化ガリウム砒素（ＧａＡｓＰ）合金、リン化アルミニウムインジウム（ＡｌＩｎＡｓ）合金、リン化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＡｓ）合金、リン化ガリウムインジウム（ＧａＩｎＡｓ）合金、リン化ガリウムインジウム（ＧａＩｎＰ）合金、および／またはリン化ガリウムインジウム砒素（ＧａＩｎＡｓＰ）合金、或いはそれらの組み合わせを含む合金半導体であってもよい。いくつかの実施形態では、基板１００は、シリコン基板または有機光電変換層などの光電変換基板であってもよい。

【0019】

もう１つの実施形態では、基板１００は、半導体オンインシュレータ（ＳＯＩ）基板であってもよい。半導体オンインシュレータ基板は、ベースプレート、ベースプレート上に配置された埋め込み酸化物層、および埋め込み酸化物層上に配置された半導体層を含み得る。さらに、基板１００は、Ｎ型またはＰ型の導電型であってもよい。

【0020】

上述のように、基板１００は、分離構造（図示せず）を含んで活性領域を規定し、基板１００内または基板１００上の活性領域要素を電気的に分離することができるが、本開示はこれに限定されない。分離構造は、ディープトレンチアイソレーション（ＤＴＩ）構造、シャロートレンチアイソレーション（ＳＴＩ）構造、またはシリコン局所酸化（ＬＯＣＯＳ）構造を含むことができる。いくつかの実施形態では、アイソレーション構造の形成は、例えば、基板１００上に絶縁層を形成し、絶縁層および基板１００を選択的にエッチングして、基板１００の上面から基板内の位置まで延びるトレンチを形成し、このトレンチが、隣接する活性領域の間に配置されるようにする。次に、アイソレーション構造の形成は、トレンチに沿って豊富な窒素含有（例えば、酸窒化ケイ素）ライナーを成長させ、次いで絶縁材料（例えば、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、または酸窒化ケイ素）を堆積プロセスでトレンチ内に充填することを含んでもよい。その後、アニーリングプロセスがトレンチ内の絶縁材料に実行され、次いで基板１００上に平坦化プロセスが実行されて過剰な絶縁材料を除去し、トレンチ内の絶縁材料が基板１００の上面と同一平面になるようにする。

【0021】

いくつかの実施形態では、基板１００は、例えば、イオン注入および／または拡散プロセスによって形成された様々なＰ型ドープ領域および／またはＮ型ドープ領域（図示せず）を含んでもよい。いくつかの実施形態では、トランジスタ、フォトダイオードなどが、複数のディープトレンチアイソレーション構造によって規定された活性領域に形成されてもよい。

【0022】

図２Ａ～図２Ｃは、異なる屈折率を有する格子材料層１０４を形成することができるプロセスチャンバ２００の３つの異なる設計を示している。図２Ａ～図２Ｃの設計は互いに独立していることに留意されたい。基板１００上に格子材料層１０４を形成するために、３つの設計のいずれかを選択し、単独で用いることができる。いくつかの実施形態では、プロセスチャンバ２００は、物理蒸着（ＰＶＤ）プロセスで用いられるシステムであってもよい。物理蒸着（ＰＶＤ）プロセスは、蒸発、スパッタリング、めっきなど、またはそれらの組み合わせを含むことができる。本開示の特定の実施形態によれば、プロセスチャンバ２００は、スパッタリング技術を適用する。

【0023】

図２Ａに示すように、基板１００は、プロセスチャンバ２００に送入される。図２Ａでは、プロセスチャンバ２００は、キャリア２０２、第１のターゲット２０４Ａ、第２のターゲット２０４Ｂ、第１の電圧コントローラ２０６Ａ、第２の電圧コントローラ２０６Ｂ、空気弁２０８、およびプロセスガス２１０を含むことができる。いくつかの実施形態では、基板１００は、固定位置でキャリア２０２によって保持され、固定される。第１のターゲット２０４Ａおよび第２のターゲット２０４Ｂは、基板１００の上方に配置され、基板１００の上面は第１のターゲット２０４Ａおよび第２のターゲット２０４Ｂに面する。本実施形態では、第１のターゲット２０４Ａおよび第２のターゲット２０４Ｂは、第１の電圧コントローラ２０６Ａおよび第２の電圧コントローラ２０６Ｂにそれぞれ接続される。プロセスガス２１０は、空気弁２０８によってチャンバ２００内に注入される。本開示の特定の実施形態では、図２Ａのプロセスチャンバ２００は同時スパッタリング（ｃｏ－ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）構成である。他の実施形態では、１つ以上の追加のターゲットが第１のターゲット２０４Ａおよび第２のターゲット２０４Ｂとともに、プロセスチャンバ２００内に構成（配置）されることができる。

【0024】

引き続き図２Ａに示すように、第１のターゲット２０４Ａおよび第２のターゲット２０４Ｂは、第１の材料および第２の材料をそれぞれ堆積させることができる。いくつかの実施形態では、第１の材料の屈折率と第２の材料の屈折率は異なる。本開示の特定の実施形態によれば、第１の材料の屈折率は基板１００の屈折率に近いかまたは等しくてもよく、第２の材料は第１の材料よりも高い屈折率を有する。第１の電圧コントローラ２０６Ａおよび第２の電圧コントローラ２０６Ｂはそれぞれ、第１のターゲット２０４Ａおよび第２のターゲット２０４Ｂにそれぞれ電圧を供給することができる。供給されたる電圧は、堆積される第１の材料または第２の材料の流量を決めることができる。第１の電圧コントローラ２０６Ａまたは第２の電圧コントローラ２０６Ｂを調整することによって、ユーザは、第１の材料の流量または第２の材料の流量をそれぞれ制御することができる。

【0025】

図２Ａに示すように、格子材料はプロセスチャンバ２００内で堆積され、格子材料層１０４が基板１００上に形成される。格子材料層１０４は異なる屈折率を有するため、プロセスチャンバ２００内での格子材料の堆積の期間（時間）は、説明を簡単にするために、第１の段階（または初期段階）、第２の段階（または中間段階）、および第３の段階（または最終段階）に分けられることができる。第１の段階において、第１の電圧コントローラ２０６Ａは十分な値（所定値）の電圧を供給し、第２の電圧コントローラ２０６Ｂは０の電圧（無電圧）を供給する。いくつかの実施形態では、十分な値での電圧は、約４００Ｖ～８００Ｖの間であることができる。第２の段階において、第１の電圧コントローラ２０６Ａによって供給される電圧は徐々に減少し、第２の電圧コントローラ２０６Ｂによって供給される電圧は徐々に増加する。第３の段階において、第１の電圧コントローラ２０６Ａによって供給される電圧は０に達し、第２の電圧コントローラ２０６Ｂによって供給される電圧は十分な値（所定値）に達する。

【0026】

上述の変化する供給電圧に基づいて、第１の材料および第２の材料の流量もそれに応じて変化されることができる。第１の段階において、第１の材料は、十分な値（所定値）の流量で第１のターゲット２０４Ａから堆積され、第２の材料は、０の流量で第２のターゲット２０４Ｂから堆積される。いくつかの実施形態では、十分な値での流量は、約０．２ｎｍ／秒～１ｎｍ／秒の間であることができる。第２の段階において、第１の材料の流量は徐々に減少し、第２の材料の流量は徐々に増加する。第３の段階において、第１の材料の流量は０に達し、第２の材料の流量は十分な値（所定値）に達する。本実施形態では、プロセスチャンバ２００内に注入されるプロセスガス２１０の流量は、第１の段階、第２の段階、および第３の段階を通じて同じままである。プロセスガス２１０は、プロセスチャンバ２００内で第１の材料および／または第２の材料と反応する１つ以上の元素を含み得る。プロセスガス２１０の流量は格子材料の堆積中、安定しているため、格子材料層１０４の異なる屈折率はプロセスガス２１０の影響を受けない。

【0027】

図２Ｂに示すように、基板１００は、プロセスチャンバ２００内に入れられる。図２Ｂでは、プロセスチャンバ２００は、キャリア２０２、ターゲット２０４、電圧コントローラ２０６、空気弁２０８、およびプロセスガス２１２を含むことができる。いくつかの実施形態では、基板１００は、固定位置でキャリア２０２によって保持され、固定される。ターゲット２０４は、基板１００の上方に配置され、基板１００の上面はターゲット２０４に面する。本実施形態では、ターゲット２０４は、電圧コントローラ２０６に接続されている。プロセスガス２１２は、空気弁２０８によってチャンバ２００内に注入される。図２Ａの安定した流量のプロセスガス２１０と比較して、プロセスガス２１２は変化する流量を有する。

【0028】

引き続き図２Ｂに示すように、ターゲット２０４は材料を堆積させることができる。本開示の特定の実施形態によれば、材料の屈折率は、基板１００の屈折率に近いかまたは等しくてもよい。電圧コントローラ２０６は、ターゲット２０４に電圧を供給することができる。供給された電圧は、堆積される材料の流量を決めることができる。電圧コントローラ２０６を調整することによって、ユーザは、材料の流量を制御することができる。本実施形態では、電圧コントローラ２０６は、十分な値の定電圧を供給することができる。いくつかの実施形態では、定電圧の十分な値は、約４００Ｖ～８００Ｖの間であることができる。上述の定電圧に基づいて、材料は、十分な値を有する定流量で堆積されることもできる。いくつかの実施形態では、十分な値での材料の定流量は、約０．２ｎｍ／秒～１ｎｍ／秒の間であることができる。

【0029】

本実施形態では、プロセスチャンバ２００内に注入されるプロセスガス２１２の流量は、格子材料の堆積中に変化することができる。第１の段階において、プロセスガス２１２は、０の流量でプロセスチャンバ２００に注入される。第２の段階において、プロセスガス２１２の流量は徐々に増加する。第２の材料の流量は徐々に増加する。第３の段階では、プロセスガス２１２の流量は十分な値に達する。いくつかの実施形態では、十分な値でのプロセスガス２１２の流量は、約５０ｓｃｃｍ～２５０ｓｃｃｍの間であることができる。プロセスガス２１２は、基板１００上に材料が堆積する前に、プロセスチャンバ２００内の材料と反応することができる。プロセスガス２１２の流量は格子材料の堆積中に変化するため、プロセスガス２１２と反応する堆積の材料の量も、第１の段階、第２の段階、および第３の段階を通じて変化し得る。その結果、異なる屈折率を含む（有する）格子材料層１０４が実現されることができる

【0030】

図２Ｃに示すように、基板１００は、プロセスチャンバ２００内に入れられる。図２Ｃでは、プロセスチャンバ２００は、キャリア２０２、ターゲット２０４、電圧コントローラ２０６、空気弁２０８、第１のプロセスガス２１２Ａ、および第２のプロセスガス２１２Ｂを含むことができる。いくつかの実施形態では、基板１００は、固定位置でキャリア２０２によって保持され、固定される。ターゲット２０４は、基板１００の上方に配置され、基板１００の上面はターゲット２０４に面する。本実施形態では、ターゲット２０４は、電圧コントローラ２０６に接続される。第１のプロセスガス２１２Ａおよび第２のプロセスガス２１２Ｂは、空気弁２０８によってチャンバ２００内に注入される。図２Ｂの変化する流量のプロセスガス２１２と同様に、第１のプロセスガス２１２Ａおよび第２のプロセスガス２１２Ｂも流量が変化する。しかしながら、第１のプロセスガス２１２Ａの流量と第２のプロセスガス２１２Ｂの流量の変化は異なっていてもよい。もう１つの実施形態では、１つ以上の追加のプロセスガスが第１のプロセスガス２１２Ａおよび第２のプロセスガス２１２Ｂとともに、プロセスチャンバ２００に注入されることができる。

【0031】

ターゲット２０４および電圧コントローラ２０６の動作特徴は、図２Ｂに示されたものと同様であることができ、その詳細は、繰り返しを避けるために、ここでは再度説明されない。第１の段階において、第１のプロセスガス２１２Ａは、十分な値の流量でプロセスチャンバ２００に注入され、第２のプロセスガス２１２Ｂは、０の流量でプロセスチャンバ２００に注入される。いくつかの実施形態では、十分な値での流量は、約０．２ｎｍ／秒～１ｎｍ／秒の間であることができる。第２の段階において、第１のプロセスガス２１２Ａの流量は徐々に減少し、第２のプロセスガス２１２Ｂの流量は徐々に増加する。第３の段階において、第１のプロセスガス２１２Ａの流量は０に達し、第２のプロセスガス２１２Ｂの流量は十分な値に達する。第１のプロセスガス２１２Ａおよび第２のプロセスガス２１２Ｂは、プロセスチャンバ２００内で堆積された材料と反応することができる。本開示の特定の実施形態によれば、第１のプロセスガス２１２Ａと反応した材料の屈折率は、基板１００の屈折率に近いかまたは等しくてもよく、第２のプロセスガス２１２Ｂと反応した材料は、第１のプロセスガス２１２Ａと反応した材料より高い屈折率を有する。

【0032】

図３に示すように、異なる屈折率を有する格子材料層１０４が基板１００上に形成されてもよい。図２Ａ～図２Ｃのいずれかに示されたプロセスチャンバ２００を通じて、格子材料層１０４の異なる屈折率が達成されることができる。格子材料層１０４の厚さは、約１０ｎｍ～１μｍの間であり得る。基板１００に近い格子材料層１０４の部分は、基板１００の屈折率に近いかまたは等しい屈折率を有することができる。本開示のいくつかの実施形態によれば、格子材料層１０４の屈折率は、基板１００から離れる垂直方向に沿って徐々に増加する。格子材料層１０４の屈折率は、約１．４～４．０の間で変化し得る。

【0033】

図４に示すように、格子材料層１０４はパターン化されて、複数の格子構造１０６を形成することができる。より具体的には、まず、ハードマスク層（図示せず）が格子材料層１０４上に形成されることができる。次に、フォトリソグラフィパターニングおよびエッチングがハードマスク層に対して行なわれ、ハードマスクパターンを形成することができる。その後、ハードマスクパターンの形状が、ドライエッチングプロセスによって格子材料層１０４に転写され、異なる屈折率を有する複数の格子構造１０６を得ることができる。

【0034】

複数の格子構造１０６を形成することで、格子装置１０の製造が完了する。複数の格子構造１０６のそれぞれの高さは、格子材料層１０４の厚さに等しいことができる。複数の格子構造１０６のそれぞれの幅は、約５０ｎｍ～１０００ｎｍの間であり得る。幅およびピッチはともに、複数の格子構造１０６の周期を構成し得る。複数の格子構造１０６のデューティサイクルは、約１０％～９０％の間であり得る。デューティサイクルは、複数の格子構造１０６の充填率（または「密度」）として見なされることができ、上から見たとき、複数の格子構造１０６の総面積を、所与の領域の面積で割ることによって計算される。本開示のいくつかの実施形態によれば、複数の格子構造１０６の屈折率は、基板１００の上面１００Ａに垂直な垂直方向に沿って徐々に増加する。

【0035】

図５Ａおよび図５Ｂは、本開示のいくつかの実施形態による、格子装置１０の回折効率を示している。図５Ａに示すように、格子装置１０の断面が、光線がどのように回折することができるかを示す概略図とともに示されている。いくつかの実施形態では、入射光線Ｌ０が格子装置１０に垂直な方向に伝送されたとき、光線Ｌ０は、正の回折光線Ｌ１および負の回折光線Ｌ２に回折されることができる。入射光線Ｌ０は、複数の格子構造１０６に垂直な方向に伝送されるため、正の回折光線Ｌ１と負の回折光線Ｌ２は互いに対称である。本実施形態では、正の回折光線Ｌ１および負の回折光線Ｌ２は、１次回折（１^ｓｔ ｏｒｄｅｒ ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）であることができる。

【0036】

図５Ｂに示すように、従来の格子装置（異なる屈折率を有さない）と格子装置１０（異なる屈折率を有する）との間の回折効率の比較がプロットで示されている。正の回折光線Ｌ１と負の回折光線Ｌ２は対称であるため、両者は同じ回折効率を有する。図５Ｂに示されたプロットは、波長に対する正の回折光線Ｌ１または負の回折光線Ｌ２の回折効率を示している。理想的な状況では、入射光線Ｌ０は完全に回折され、正の回折光線Ｌ１と負の回折光線Ｌ２に等分される。従って、正の回折光線Ｌ１または負の回折光線Ｌ２は、５０％の回折効率を有することが理想的である。回折効率は、得られる画像が人間の目にどの程度明るく見えるかを決定する。

【0037】

図５Ｂのプロットに示されるように、従来の格子装置はピーク回折効率が４０％をわずかに下回り、回折効率は、約５０５ｎｍ～５２５ｎｍの間の波長でのみ３５％以上である。異なる屈折率では、格子装置１０は、５０％に近いピーク回折効率を有し、回折効率は、５００ｎｍから６００ｎｍまでの波長を通じて４０％以上であり、平均値は約４５％である。変化する屈折率を用いることで回折効率が向上されるだけでなく、格子装置１０は、従来の格子装置と比較して、より広い波長範囲に対してより高いレベルの回折効率を維持することができる。格子装置１０は、より広い波長帯域で効率的に動作することができる。プロットに示されるように、従来の格子装置の回折効率は、５４０ｎｍ以上の波長から大幅に低下し始める。換言すれば、格子装置１０は、波長帯の選択に対して比較的敏感でないように見えるということである。要約すると、異なる屈折率を有する格子装置１０は、回折効率を向上させ、光線が回折されるように波長帯域を拡大することができる。

【0038】

図６、図７Ａ、図７Ｂ、図８、および図９は、本開示のもう１つの実施形態による、格子装置２０を製造する中間段階のさまざまな断面図である。図７Ａおよび図７Ｂは、プロセスチャンバ２００の２つの異なる設計をそれぞれ示していることを理解されたい。図７Ａおよび図７Ｂの設計のいずれも、図８に示されるように、基板１００上に形成された格子材料層１０８となることができる。図７Ａおよび図７Ｂから図示されたプロセスチャンバ２００の構成および動作方法は、図２Ａおよび図２Ｂからのプロセスチャンバ２００とそれぞれ同様であり得る。

【0039】

図６に示すように、基板１００が提供される。図６の基板１００は、図１に示されたものと同様であり、その詳細は、繰り返しを避けるために、ここでは再度説明されない。基板１００が図７Ａまたは図７Ｂのプロセスチャンバ２００内に入れられる前に、複数のプロセス前格子構造１０２が基板１００上に形成されることができる。いくつかの実施形態では、複数のプロセス前格子構造１０２は、第１の側壁１０２Ａ、および第１の側壁１０２Ａの反対側にある第２の側壁１０２Ｂを含む。複数のプロセス前格子構造１０２のピッチ（または隣接するプロセス前格子構造１０２間の間隔）は、装置が動作される波長の約０．２倍～１．５倍の間であることができる。複数のプロセス前格子構造１０２のそれぞれのデューティサイクルは、約２０％～８０％の間であり得る。複数のプロセス前格子構造１０２のそれぞれの高さは、その幅の約１倍～３０倍の間であり得る。複数のプロセス前格子構造１０２の屈折率は、基板１００の屈折率に近いかまたは等しくてもよい。

【0040】

図７Ａに示すように、基板上に配置された複数のプロセス前格子構造１０２を有する基板１００が、プロセスチャンバ２００内に入れられる。図２Ａに示されたプロセスチャンバ２００と比較して、キャリア２０２は一方側に傾斜しているため、第１の側壁１０２Ａまたは第２の側壁１０２Ｂ（本実施形態では第１の側壁１０２Ａ）は、上方にある第１のターゲット２０４Ａおよび第２のターゲット２０４Ｂに面するように配置される。キャリア２０２、第１のターゲット２０４Ａ、第２のターゲット２０４Ｂ、第１の電圧コントローラ２０６Ａ、第２の電圧コントローラ２０６Ｂ、空気弁２０８、およびプロセスガス２１０の動作特徴は、図２Ａに示された動作特徴と同様であることができ、その詳細は、繰り返しを避けるために、ここでは再度説明されない。

【0041】

引き続き図７Ａに示すように、基板１００の傾斜配置および複数のプロセス前格子構造１０２の構造的特徴により、格子材料の堆積は、基板１００の上面に沿って第１の側壁１０２Ａ上で成長することができる。第１の段階において、第１の材料は、十分な値の流量で第１のターゲット２０４Ａから堆積され、第２の材料は、０の流量０で第２のターゲット２０４Ｂから堆積される。第２の段階において、第１の材料の流量は徐々に減少し、第２の材料の流量は徐々に増加する。第３の段階において、第１の材料の流量は０に達し、第２の材料の流量は十分な値に達する。本開示のいくつかの実施形態によれば、格子材料は、隣接するプロセス前格子構造１０２間の間隔を充填することができる。

【0042】

図７Ｂに示すように、基板上に配置された複数のプロセス前格子構造１０２を有する基板１００が、プロセスチャンバ２００内に入れられる。図２Ｂに示されたプロセスチャンバ２００と比較して、キャリア２０２は一方側に傾斜しているため、第１の側壁１０２Ａまたは第２の側壁１０２Ｂ（本実施形態では第１の側壁１０２Ａ）は、上方にあるターゲット２０４に面するように配置される。キャリア２０２、ターゲット２０４、電圧コントローラ、空気弁２０８、およびプロセスガス２１２の動作特徴は、図２Ｂに示された動作特徴と同様であることができ、その詳細は、繰り返しを避けるために、ここでは再度説明されない。

【0043】

引き続き図７Ｂに示すように、基板１００の傾斜配置および複数のプロセス前格子構造１０２の構造的特徴により、格子材料の堆積は、基板１００の上面に沿って第１の側壁１０２Ａ上で成長することができる。第１の段階において、プロセスガス２１２は、０の流量でプロセスチャンバ２００に注入される。第２の段階において、プロセスガス２１２の流量は徐々に増加する。第３の段階において、プロセスガス２１２の流量は十分な値に達する。本開示のいくつかの実施形態によれば、格子材料堆積は、隣接するプロセス前格子構造１０２間の間隔を充填することができる。もう１つの実施形態では、１つ以上の追加のプロセスガスがプロセスガス２１２（例えば、図２Ｃに示すように）とともに、プロセスチャンバ２００に注入されることができ、簡単にするために、ここでは詳細を省略する。

【0044】

図８に示すように、異なる屈折率を有する格子材料層１０８が基板１００上に形成されてもよい。図７Ａおよび図７Ｂのいずれかに示されたプロセスチャンバ２００を通じて、格子材料層１０８の異なる屈折率が達成されることができる。格子材料層１０８の寸法は、図３の格子材料層１０４の寸法と同様であることができ、その詳細は、繰り返しを避けるために、ここでは再度説明されない。第１の側壁１０２Ａに近い格子材料層１０８の部分は、複数のプロセス前格子構造１０２（または基板１００）の屈折率に近いかまたは等しい屈折率を有することができる。図３の格子材料層１０４と比較して、格子材料層１０８の屈折率は、第１の側壁１０２Ａから離れる水平方向に沿って徐々に増加する。格子材料層１０８の屈折率は、約１．４～４．０の間で変化し得る。

【0045】

図９に示すように、格子材料層１０８はパターン化されて、複数の格子構造１１０を形成することができる。複数の格子構造１１０の形成は、図４の複数の格子構造１０６の形成と同様であることができ、その詳細は、繰り返しを避けるために、ここでは再度説明されない。複数の格子構造１１０を形成することで、格子装置２０の製造が完了する。複数の格子構造１１０のそれぞれの高さおよび幅は、複数のプロセス前格子構造１０２のそれぞれの高さおよび幅に等しいことができる。

【0046】

複数の格子構造１１０および複数のプロセス前格子構造１０２のピッチは合わせて、装置が動作される波長の約０．２倍～１．５倍の間であることができる。複数の格子構造１１０および複数のプロセス前格子構造１０２のデューティサイクルは合わせて、約２０％～８０％の間であり得る。本開示のいくつかの実施形態によれば、複数の格子構造１１０のそれぞれの屈折率は、基板１００の上面１００Ａに平行な水平方向に沿って徐々に増加する。さらに、隣接するプロセス前格子構造１０２間の各間隔内で、複数の格子構造１１０はアレイ状に配置され、そのアレイ全体も、基板１００の上面１００Ａに平行な水平方向に沿って徐々に増加する屈折率を有する。同じアレイが隣接するプロセス前格子構造１０２間の間隔毎に繰り返し配置されるため、格子装置２０の周期は、複数のプロセス前格子構造１０２のうちの１つと、複数の格子構造１１０のアレイを含む隣接する間隔とによって構成される。

【0047】

図１０、図１１Ａ、図１１Ｂ、図１２、図１３Ａ、図１３Ｂ、および図１４は、本開示のさらにもう１つの実施形態による、格子装置３０を製造する中間段階のさまざまな断面図である。図１１Ａおよび図１１Ｂは、プロセスチャンバ２００の２つの異なる設計をそれぞれ示していることを理解されたい。図１１Ａおよび図１１Ｂの設計のいずれも、図１２に示されるように、基板１００上に形成された第１の格子材料層１０８Ａとなることができる。図１１Ａおよび図１１Ｂから図示されたプロセスチャンバ２００の構成および動作方法は、図７Ａおよび図７Ｂからのプロセスチャンバ２００と同様であることができる。同様に、図１３Ａおよび図１３Ｂは、プロセスチャンバ２００の２つの異なる設計をそれぞれ示している。図１３Ａおよび図１３Ｂの設計のいずれも、図１４に示すように、基板１００上に形成された第２の格子材料層１０８Ｂとなることができる。図１３Ａおよび図１３Ｂから図示されたプロセスチャンバ２００の構成および動作方法は、図１１Ａおよび図１１Ｂからのプロセスチャンバ２００と同様であることができる。同様に、図１３Ａおよび図１３Ｂは、プロセスチャンバ２００の２つの異なる設計をそれぞれ示している。先の実施形態と比較して、格子材料堆積の１つのプロセスサイクルだけではなく、２つのプロセスサイクル（第１および第２のプロセスサイクル）が行なわれ、図１４に示された構造を得る。

【0048】

図１０に示すように、基板１００が提供される。図１０の基板１００およびその上に配置された複数のプロセス前格子構造１０２は、図６に示された基板１００およびその上に配置された複数のプロセス前格子構造１０２と同様であり、その詳細は、繰り返しを避けるために、ここでは再度説明されない。

【0049】

図１１Ａに示すように、基板上に配置された複数のプロセス前格子構造１０２を有する基板１００が、プロセスチャンバ２００内に入れられる。図１１Ａの動作方法は、図７Ａで説明された動作方法と実質的に同じであり、その詳細は、繰り返しを避けるために、ここでは再度説明されない。キャリア２０２、第１のターゲット２０４Ａ、第２のターゲット２０４Ｂ、第１の電圧コントローラ２０６Ａ、第２の電圧コントローラ２０６Ｂ、空気弁２０８、およびプロセスガス２１０の動作特徴は、図７Ａに示された動作特徴と同様であることができ、その詳細は、繰り返しを避けるために、ここでは再度説明されない。

【0050】

引き続き図１１Ａに示すように、基板１００の傾斜配置および複数のプロセス前格子構造１０２の構造的特徴により、格子材料の堆積は、基板１００の上面に沿って第１の側壁１０２Ａ上で成長することができる。第１の段階において、第１の材料は、十分な値の流量で第１のターゲット２０４Ａから堆積され、第２の材料は、０の流量０で第２のターゲット２０４Ｂから堆積される。第２の段階において、第１の材料の流量は徐々に減少し、第２の材料の流量は徐々に増加する。第３の段階において、第１の材料の流量は０に達し、第２の材料の流量は十分な値に達する。図７Ａの手順と比較して、格子材料は、隣接するプロセス前格子構造１０２間の間隔を部分的にのみ充填することができる。

【0051】

図１１Ｂに示すように、基板上に配置された複数のプロセス前格子構造１０２を有する基板１００が、プロセスチャンバ２００内に入れられる。図１１Ｂの動作方法は、図７Ｂで説明された動作方法と実質的に同じであり、その詳細は、繰り返しを避けるために、ここでは再度説明されない。キャリア２０２、ターゲット２０４、電圧コントローラ２０６、空気弁２０８、およびプロセスガス２１２の動作特徴は、図７Ｂに示された動作特徴と同様であることができ、その詳細は、繰り返しを避けるために、ここでは再度説明されない。

【0052】

引き続き図１１Ｂに示すように、基板１００の傾斜配置および複数のプロセス前格子構造１０２の構造的特徴により、格子材料の堆積は、基板１００の上面に沿って第１の側壁１０２Ａ上で成長することができる。第１の段階において、プロセスガス２１２は、０の流量でプロセスチャンバ２００に注入される。第２の段階において、プロセスガス２１２の流量は徐々に増加する。第３の段階において、プロセスガス２１２の流量は十分な値に達する。図７Ｂの手順と比較して、格子材料は、隣接するプロセス前格子構造１０２間の間隔を部分的にのみ充填することができる。もう１つの実施形態では、１つ以上の追加のプロセスガスがプロセスガス２１２（例えば、図２Ｃに示すように）とともに、プロセスチャンバ２００に注入されることができ、簡単にするために、ここでは詳細を省略する。

【0053】

図１２に示すように、異なる屈折率を有する第１の格子材料層１０８Ａが基板１００上に形成されてもよい。図１１Ａおよび図１１Ｂのいずれかに示されたプロセスチャンバ２００を通じて、第１の格子材料層１０８Ａの異なる屈折率が達成されることができる。第１の格子材料層１０８Ａの寸法は、複数のプロセス前格子構造１０２の寸法と同様であることができ、その詳細は、繰り返しを避けるために、ここでは再度説明されない。第１の側壁１０２Ａに近い第１の格子材料層１０８Ａの部分は、複数のプロセス前格子構造１０２（または基板１００）の屈折率に近いかまたは等しい屈折率を有することができる。本開示のいくつかの実施形態によれば、第１の格子材料層１０８Ａの屈折率は、第１の側壁１０２Ａから離れる水平方向に沿って徐々に増加する。第１の格子材料層１０８Ａの屈折率は、約１．４～４．０の間で変化し得る。

【0054】

図１３Ａに示すように、基板上に配置された複数のプロセス前格子構造１０２および第１の格子材料層１０８Ａを有する基板１００が、プロセスチャンバ２００内に入れられる。図１１Ａに示されたプロセスチャンバ２００と比較して、キャリア２０２は他方側に傾斜しているため、第２の側壁１０２Ｂは、上方にある第１のターゲット２０４Ａおよび第２のターゲット２０４Ｂに面するように配置される。キャリア２０２、第１のターゲット２０４Ａ、第２のターゲット２０４Ｂ、第１の電圧コントローラ２０６Ａ、第２の電圧コントローラ２０６Ｂ、空気弁２０８、およびプロセスガス２１０の動作特徴は、図１１Ａに示された動作特徴と同様であることができ、その詳細は、繰り返しを避けるために、ここでは再度説明されない。

【0055】

引き続き図１３Ａに示すように、基板１００の傾斜配置および複数のプロセス前格子構造１０２の構造的特徴により、格子材料の堆積は、基板１００の上面に沿って第２の側壁１０２Ｂ上で成長することができる。第１の段階において、第１の材料は、十分な値の流量で第１のターゲット２０４Ａから堆積され、第２の材料は、０の流量０で第２のターゲット２０４Ｂから堆積される。第２の段階において、第１の材料の流量は徐々に減少し、第２の材料の流量は徐々に増加する。第３の段階において、第１の材料の流量は０に達し、第２の材料の流量は十分な値に達する。図１１Ａの手順と同様に、格子材料の堆積は、隣接するプロセス前格子構造１０２間の間隔を部分的にのみ充填することができる。

【0056】

図１３Ｂに示すように、基板上に配置された複数のプロセス前格子構造１０２および第１の格子材料層１０８Ａを有する基板１００が、プロセスチャンバ２００内に入れられる。図１１Ｂに示されたプロセスチャンバ２００と比較して、キャリア２０２は他方側に傾斜しているため、第２の側壁１０２Ｂは、上方にある第１のターゲット２０４に面するように配置される。キャリア２０２、ターゲット２０４、電圧コントローラ、空気弁２０８、およびプロセスガス２１２の動作特徴は、図１１Ｂに示された動作特徴と同様であることができ、その詳細は、繰り返しを避けるために、ここでは再度説明されない。

【0057】

引き続き図１３Ｂに示すように、基板１００の傾斜配置および複数のプロセス前格子構造１０２の構造的特徴により、格子材料の堆積は、基板１００の上面に沿って第２の側壁１０２Ｂ上で成長することができる。第１の段階において、プロセスガス２１２は、０の流量でプロセスチャンバ２００に注入される。第２の段階において、プロセスガス２１２の流量は徐々に増加する。第３の段階において、プロセスガス２１２の流量は十分な値に達する。図１１Ｂの手順と同様に、格子材料の堆積は、隣接するプロセス前格子構造１０２間の間隔を部分的にのみ充填することができる。もう１つの実施形態では、１つ以上の追加のプロセスガスがプロセスガス２１２（例えば、図２Ｃに示すように）とともに、プロセスチャンバ２００に注入されることができ、簡単にするために、ここでは詳細を省略する。

【0058】

図１４に示すように、異なる屈折率を有する第２の格子材料層１０８Ｂが基板１００上に形成されてもよい。図１３Ａおよび図１３Ｂのいずれかに示されたプロセスチャンバ２００を通じて、第２の格子材料層１０８Ｂの異なる屈折率が達成されることができる。第２の格子材料層１０８Ｂの寸法は、第１の格子材料層１０８Ａの寸法と同様であることができ、その詳細は、繰り返しを避けるために、ここでは再度説明されない。第２の側壁１０２Ｂに近い第２の格子材料層１０８Ｂの部分は、複数のプロセス前格子構造１０２（または基板１００）の屈折率に近いかまたは等しい屈折率を有することができる。本開示のいくつかの実施形態によれば、第２の格子材料層１０８Ｂの屈折率は、第２の側壁１０２Ｂから離れる水平方向に沿って徐々に増加する。第２の格子材料層１０８Ｂの屈折率は、約１．４～４．０の間で変化し得る。

【0059】

本実施形態では、第１の格子材料層１０８Ａおよび第２の格子材料層１０８Ｂは、パターニングプロセスを経る必要がない。第２の格子材料層１０８Ｂを形成するとき、格子装置３０の製造が完了する。本開示のいくつかの実施形態によれば、複数のプロセス前格子構造１０２のそれぞれ、対応する第１の側壁１０２Ａ上の第１の格子材料層１０８Ａ、および対応する第２の側壁１０２Ｂ上の第２の格子材料層１０８Ｂが、図１４に示さられるように複数の格子構造のそれぞれを構成する。図１４の複数の格子構造のそれぞれは、固有の異なる屈折率を含み、屈折率は内部中心から外部端に向かって全方位に徐々に増加する。

【0060】

格子構造が異なる屈折率特性を有するように設計されるとき、格子装置の回折効率が改善され得る。さらに、異なる屈折率特性を有する格子装置は、比較的広い波長範囲にわたって優れたレベルの回折効率を維持することができる。換言すれば、動作中、光線が格子装置で効率的に回折されるための波長帯域は拡大されることができる。

【0061】

前述の内容は、当業者が本開示の態様をよりよく理解できるように、いくつかの実施形態の特徴を概説している。当業者は、同じ目的を実行するため、および／または本明細書に導入される実施形態の同じ利点を達成するための他のプロセスおよび構造を設計または修正するための基礎として本開示を容易に使用できることを理解できる。当業者はまた、そのような同等の構造が本開示の精神および範囲から逸脱せず、且つそれらは、本開示の趣旨および範囲から逸脱することなく、本明細書で様々な変更、置換、および代替を行うことができることを理解するべきである。従って、保護の範囲は特許請求の範囲を通じて決定される必要がある。さらに、本開示のいくつかの実施形態が上記に開示されているが、それらは、本開示の範囲を限定することを意図していない。

【0062】

本明細書全体にわたる特徴、利点、または同様の用語への言及は、本開示で実現され得る全ての特徴および利点が、本開示の任意の単一の実施形態で実現されるべきまたは実現され得ることを意味するのではない。むしろ、特徴および利点に言及する用語は、実施形態に関連して説明される特定の特徴、利点、または特性が本開示の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味すると理解される。従って、本明細書全体にわたる特徴および利点、ならびに類似の用語の議論は、必ずしもそうではないが、同じ実施形態を指すことがある。

【0063】

さらに、１つまたは複数の実施形態では、本開示の説明された特徴、利点、および特性は、任意の適切な方法で組み合わせてもよい。当業者は、本明細書の説明に基づいて、特定の実施形態の１つまたは複数の特定の特徴または利点なしに本開示を実施できることを認識するであろう。他の例では、本開示の全ての実施形態に存在しない可能性がある、追加の特徴および利点が特定の実施形態において認識され得る。

【符号の説明】

【0064】

１０、２０、３０ 格子装置
１００ 基板
１００Ａ 基板の上面
１０２ プロセス前格子構造
１０２Ａ 第１の側壁
１０２Ｂ 第２の側壁
１０４ 格子材料層
１０６ 格子構造
１０８ 格子材料層
１０８Ａ 第１の格子材料層
１０８Ｂ 第２の格子材料層
１１０ 格子構造
２００ プロセスチャンバ
２０２ キャリア
２０４ ターゲット
２０４Ａ 第１のターゲット
２０４Ｂ 第２のターゲット
２０６ 電圧コントローラ
２０６Ａ 第１の電圧コントローラ
２０６Ｂ 第２の電圧コントローラ
２０８ 空気弁
２１０ プロセスガス
２１２ プロセスガス
２１２Ａ 第１のプロセスガス
２１２Ｂ 第２のプロセスガス
Ｌ０ 入射光線
Ｌ１ 正の回折光線
Ｌ２ 負の回折光線

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11A】

【図11B】

【図12】

【図13A】

【図13B】

【図14】

【手続補正書】

【提出日】2023-12-08

【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】請求項９

【補正方法】変更

【補正の内容】

【請求項9】

前記基板上に前記格子材料を堆積させる前に、前記基板上に複数のプロセス前格子構造を形成することをさらに含み、前記複数のプロセス前格子構造のそれぞれは、第１の側壁、および前記第１の側壁の反対側にある第２の側壁を含み、前記基板は前記プロセスチャンバ内のキャリア上に配置され、前記キャリアは、前記第１の側壁または第２の側壁が上方にある格子材料を堆積させるターゲットに面するように一方側に傾斜される請求項１に記載の方法。

【手続補正2】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】請求項１１

【補正方法】変更

【補正の内容】

【請求項11】

前記格子材料を堆積するステップは、
前記基板の上面に沿って延在する前記第１の側壁上に第１の格子材料層を形成し、前記第１の格子材料層は、前記第１の側壁から離れる水平方向に沿って異なる屈折率を有し、前記基板を保持するキャリアは、前記第１の側壁がプロセスチャンバ内で上方にある前記ターゲットに面するように一方側に傾斜される、第１のプロセスサイクルを行うステップ、および
前記基板の上面に沿って延在する前記第２の側壁上に第２の格子材料層を形成し、前記第２の格子材料層は、前記第２の側壁から離れる水平方向に沿って異なる屈折率を有し、前記基板を保持するキャリアは、前記第２の側壁がプロセスチャンバ内で上方にある前記ターゲットに面するように他方側に傾斜される、第２のプロセスサイクルを行うステップをさらに含み、
前記複数のプロセス前格子構造のそれぞれ、前記対応する第１の側壁上の前記第１の格子材料層、および前記対応する第２の側壁上の前記第２の格子材料層は、複数の格子構造のそれぞれを構成する請求項９に記載の方法。