特許 7121462 様々なグレーチングを有する回折光学素子を形成するためのシステムおよび方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-08-09

(45)【発行日】2022-08-18

(54)【発明の名称】様々なグレーチングを有する回折光学素子を形成するためのシステムおよび方法

(51)【国際特許分類】

   G02B 5/18 20060101AFI20220810BHJP

   G02B 27/02 20060101ALI20220810BHJP

【ＦＩ】

G02B5/18

G02B27/02 Z

【請求項の数】 15

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2021097002

(22)【出願日】2021-06-10

(62)【分割の表示】P 2020537137の分割

【原出願日】2019-01-03

(65)【公開番号】P2021170112

(43)【公開日】2021-10-28

【審査請求日】2021-07-08

(31)【優先権主張番号】15/865,943

(32)【優先日】2018-01-09

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】500324750

【氏名又は名称】バリアン・セミコンダクター・エクイップメント・アソシエイツ・インコーポレイテッド

(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】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

(72)【発明者】

【氏名】オルソン， ジョセフ

(72)【発明者】

【氏名】クルンチ， ピーター エフ．

(72)【発明者】

【氏名】マシー， ロバート

【審査官】植野 孝郎

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１６／００３５５３９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１６／０２０６４３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１０／００１８８５８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開平６－２０１９０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－１１５７０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第５１１６４６１（ＵＳ，Ａ）

【文献】特開２０００－３９５０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－１４５２５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－５９９０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－２４０９８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－１５７１１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２００４／０２７４６４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平４－１２８３９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－２９９３１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－２３７１６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－１７９９１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－９６８０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－４０６８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｂ ５／１８

Ｇ０２Ｂ ５／３２

Ｇ０２Ｂ ６／１２４

Ｇ０２Ｂ２７／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

方法であって、
各々が第１のターゲット領域および第２のターゲット領域を含む複数の基板を提供することと、
プラズマ源と前記複数の基板との間に複数の近接マスクを設けることと
を含み、前記複数の近接マスクの第１の近接マスクが第１の組の開口部を含み、イオンビームが当該第１の組の開口部を通過して前記複数の基板の各々の前記第１のターゲット領域に至ることができるようにし、前記複数の近接マスクの第２の近接マスクが第２の組の開口部を含み、前記イオンビームが当該第２の組の開口部を通過して前記複数の基板の各々の前記第２のターゲット領域に至ることができるようにする、方法。

【請求項2】

前記プラズマ源から、前記イオンビームを前記複数の基板に向かって供給することと、
前記第１の近接マスク又は前記第２の近接マスクで前記イオンビームを受けることと
をさらに含む、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記複数の近接マスクの第３の近接マスクを提供することを更に含み、当該第３の近接マスクが、第３の組の開口部を含み、前記イオンビームが、前記第３の組の開口部を通過して、前記複数の基板の各々の第３のターゲット領域に至ることができるようにする、請求項１に記載の方法。

【請求項4】

前記イオンビームを使用して、前記複数の基板をエッチングして、前記第１のターゲット領域内の第１の角度付きグレーチング、および前記第２のターゲット領域内の第２の角度付きグレーチングを形成することをさらに含む、請求項１に記載の方法。

【請求項5】

前記第１の近接マスクと前記複数の基板とを互いに対して回転させることをさらに含む、請求項４に記載の方法。

【請求項6】

前記第１の角度付きグレーチングを形成することが、前記複数の基板の各々のベース面に対して第１の角度で配向された第１の複数のフィンを形成することを含み、
前記第２の角度付きグレーチングを形成することが、前記複数の基板の各々の前記ベース面に対して第２の角度で配向された第２の複数のフィンを形成することを含む、請求項４に記載の方法。

【請求項7】

前記イオンビームが、前記第２の近接マスクよりも前に前記第１の近接マスクで受け取られる角度付きイオンビームである、請求項１に記載の方法。

【請求項8】

システムであって、
ビームを被加工物に供給する源と、
前記被加工物に結合された複数の基板であって、各々が第１のターゲット領域および第２のターゲット領域を含む複数の基板と、
前記源と前記被加工物との間に位置決め可能な複数の近接マスクと
を含み、
前記複数の近接マスクの第１の近接マスクが、第１の組の開口部を含み、前記ビームが、前記第１の組の開口部を通過して、前記複数の基板の各々の前記第１のターゲット領域に衝突できるようにし、
前記複数の近接マスクの第２の近接マスクが、第２の組の開口部を含み、前記ビームが、前記第２の組の開口部を通過して、前記複数の基板の各々の前記第２のターゲット領域に衝突できるようにする、システム。

【請求項9】

前記複数の基板の各々が、第３のターゲット領域をさらに含み、
前記複数の近接マスクの第３の近接マスクが、第３の組の開口部を含み、前記ビームが、前記第３の組の開口部を通過して、前記複数の基板の各々の前記第３のターゲット領域に衝突できるようにする、請求項８に記載のシステム。

【請求項10】

前記第１の組の開口部の各開口部が第１のサイズであり、
前記第２の組の開口部の各開口部が第２のサイズであり、
前記第１のサイズは前記第２のサイズと異なる、請求項８に記載のシステム。

【請求項11】

前記第１のターゲット領域が第１の角度付きグレーチングを含み、前記第２のターゲット領域が第２の角度付きグレーチングを含む、請求項８に記載のシステム。

【請求項12】

前記第１の角度付きグレーチングが、前記複数の基板の各々のベース面に対して第１の角度で配向された第１の複数のフィンを含み、
前記第２の角度付きグレーチングが、前記複数の基板の各々の前記ベース面に対して第２の角度で配向された第２の複数のフィンを含む、請求項１１に記載のシステム。

【請求項13】

前記源がプラズマ源であり、前記ビームが角度付きイオンビームである、請求項８に記載のシステム。

【請求項14】

基板を処理するための装置であって、
源と、
前記源からイオンビームを受け取るように動作可能な第１の基板と、
前記源と前記第１の基板との間に位置決め可能な複数の近接マスクと
を含み、
前記複数の近接マスクの第１の近接マスクが、第１の組の開口部を含み、前記イオンビームが、前記第１の組の開口部を通過して、前記第１の基板の第１の角度付きグレーチングを形成できるようにし、
前記複数の近接マスクの第２の近接マスクが、第２の組の開口部を含み、前記イオンビームが、前記第２の組の開口部を通過して、前記第１の基板の第２の角度付きグレーチングを形成できるようにする、装置。

【請求項15】

第２の基板をさらに含み、前記第１の基板および前記第２の基板が各々、第３の角度付きグレーチングを含み、前記複数の近接マスクの第３の近接マスクが、第３の組の開口部を含み、前記イオンビームが、前記第３の組の開口部を通過して、前記第１の基板および前記第２の基板の前記第３の角度付きグレーチングを形成することができるようにする、請求項１４に記載の装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

［０００１］本開示は、光学素子に関し、より詳細には、様々なグレーチングを有する回折光学素子を形成するための手法に関する。

【背景技術】

【0002】

［０００２］光学レンズは、様々な利点を目的として光を操作するために長い間使用されてきた。フレネルレンズは、例えば、灯台で、点光源の全ての角度からの光を１つまたは複数のビームに屈曲させるために使用される。フレネルレンズは、ある特定のタイプのブレーズドグレーチングである。最近では、ホログラフィックおよび拡張／バーチャルリアリティ（ＡＲ＆ＶＲ）デバイスに、マイクロ回折グレーチングが利用されている。

【0003】

［０００３］ある特定のＡＲ＆ＶＲデバイスは、人間の目から短距離内に画像を表示するように動作可能なヘッドセットまたはヘッドマウントディスプレイなどの装着可能なディスプレイシステムである。画像は、マイクロディスプレイなどのディスプレイ上のコンピュータ生成画像とすることができる。光学部品は、ディスプレイ上で生成された所望の画像の光をユーザの目に伝達して、ユーザが画像を見られるようにアレンジされる。生成された画像は、光エンジンの一部を形成することができ、ここで、画像自体は、ユーザが見られる画像を提供するために、光学部品によって案内される平行光ビームを生成する。

【0004】

［０００４］ディスプレイから人間の目に画像を伝達するために、様々な種類の光学部品が使用されてきた。これらの光学部品は、レンズ、ミラー、光導波管、ホログラムおよび回折グレーチング、または傾斜したグレーチングを含む。傾斜したグレーチングは、ある特定のタイプのブレーズドグレーチングであり、ＡＲ＆ＶＲシステム、例えば装着可能なディスプレイシステム、モバイルデバイス上のディスプレイなどに使用されてもよく、機能設計は、グレーチングからビューアの（ｖｉｅｗｅｒ’ｓ）視野への効率的な光入力および／または出力結合に依存する。

【0005】

［０００５］垂直壁を有するバイナリグレーチングの製造が知られているが、傾斜したグレーチングを製作するための既存の技術は、適切なグレーチングの均一性、フィン成形、および角度制御を実現できていない。したがって、これらおよび他の欠点に関して、本開示が提示される。

【発明の概要】

【0006】

［０００６］本開示の実施形態による角度付きグレーチングを生成するためのシステムは、角度付きグレーチングを生成するためのシステムを含みうる。このシステムは、角度付きイオンビームを被加工物に供給するプラズマ源と、被加工物に結合された複数の基板であって、第１の角度付きグレーチングおよび第２の角度付きグレーチングを各々が含む、複数の基板とを含む。このシステムは、プラズマ源と被加工物との間に位置決め可能な複数の近接マスクをさらに含んでもよく、複数の近接マスクの第１の近接マスクは、第１の組の開口部を含み、角度付きイオンビームが、第１の組の開口部を通過して、複数の基板の各々の第１の角度付きグレーチングを形成できるようにする。複数の近接マスクの第２の近接マスクは、第２の組の開口部を含むことができ、角度付きイオンビームが、第２の組の開口部を通過して、複数の基板の各々の第２の角度付きグレーチングを形成できるようにする。

【0007】

［０００７］本開示の実施形態による光学素子を形成するための方法は、プラズマ源と、固定された複数の基板を含む被加工物との間に、複数の近接マスクを設けることを含んでもよく、複数の基板の各々が、第１のターゲット領域と第２のターゲット領域とを含む。この方法は、プラズマ源から、角度付きイオンビームを被加工物に向かって供給することと、角度付きイオンビームを複数のマスクのうちの１つで受け取ることとをさらに含みうる。複数の近接マスクの第１の近接マスクは、第１の組の開口部を含むことができ、角度付きイオンビームが、第１の組の開口部を通過して、複数の基板の各々の第１のターゲット領域に至ることができるようにする。複数の近接マスクの第２の近接マスクは、第２の組の開口部を含むことができ、角度付きイオンビームが、第２の組の開口部を通過して、複数の基板の各々の第２のターゲット領域に至ることができるようにする。

【0008】

［０００８］本開示の実施形態による様々なグレーチングを有する回折光学素子を形成するための方法は、プラズマ源と被加工物との間に位置決め可能な複数の近接マスクを設けることを含みうる。被加工物は、被加工物に固定された複数の基板を含んでもよく、複数の基板の各々が、第１のターゲット領域と第２のターゲット領域とを含む。この方法は、プラズマ源から、角度付きイオンビームを被加工物に向かって供給することを含みうる。この方法は、角度付きイオンビームを複数のマスクのうちの１つで受け取ることを含んでもよく、複数の近接マスクの第１の近接マスクは、第１の組の開口部を含み、角度付きイオンビームが、第１の組の開口部を通過して、複数の基板の各々の第１のターゲット領域にまで至ることができるようにする。複数の近接マスクの第２の近接マスクは、第２の組の開口部を含むことができ、角度付きイオンビームが、第２の組の開口部を通過して、複数の基板の各々の第２のターゲット領域にまで至ることができるようにする。複数の近接マスクの第３の近接マスクは、第３の組の開口部を含むことができ、角度付きイオンビームが、第３の組の開口部を通過して、複数の基板の各々の第３のターゲット領域にまで至ることができるようにする。

【0009】

［０００９］添付の図面は、以下のように、本開示の原理の実際的な用途を含む、本開示の例示的な手法を示す。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】［００１０］本開示の実施形態による、光学部品上に角度付きグレーチングを生成するためのシステムを示す。

【図2】［００１１］本開示の実施形態による、図１のシステムの被加工物に結合された複数の基板を示す。

【図3】［００１２］本開示の実施形態による、図１のシステムの基板の例を示す。

【図4】［００１３］本開示の実施形態による、図１のシステムの基板の例を示す。

【図5】［００１４］本開示の実施形態による、図１のシステムのウエハ上に配置された第１の近接マスクを示す。

【図6】［００１５］本開示の実施形態による、図１のシステムのウエハ上に配置された第２の近接マスクを示す。

【図7】［００１６］本開示の実施形態による、図１のウエハ上に配置された第３の近接マスクを示す。

【図8】［００１７］Ａ－Ｃは、本開示の実施形態による様々な傾斜したグレーチング構造を示す。

【図9】［００１８］本開示の実施形態による傾斜したグレーチングの一組のフィンを示す。

【図10】［００１９］本開示の実施形態による、様々なグレーチングを有する回折光学素子を形成するための方法を示す。

【発明を実施するための形態】

【0011】

［００２０］図面は、必ずしも縮尺通りではない。図面は、単なる表現であり、本開示の特定のパラメータを描写することを意図していない。図面は、本開示の例示的な実施形態を示すことを意図しており、したがって、範囲を限定するものと見なされるべきではない。図面において、類似の番号は類似の要素を表す。

【0012】

［００２１］以下、いくつかの実施形態が示されている添付の図面を参照して、本実施形態をより網羅的に説明することになる。本開示の主題は、多くの異なる形態で具現化されてもよく、本明細書に記載された実施形態に限定されるものとして解釈されるべきではない。これらの実施形態は、本開示が網羅的かつ完全であり、主題の範囲を当業者に網羅的に伝えるように提供される。図面において、類似の番号は、全体を通して類似の要素を指す。

【0013】

［００２２］本明細書で使用されるように、単数形で列挙され、「ａ」または「ａｎ」という単語に続く要素または動作は、別段の指示がない限り、複数の要素または動作を含む可能性があると理解される。さらに、本開示の「一実施形態」または「いくつかの実施形態」への言及は、列挙された特徴も組み込む追加の実施形態の存在を含むものとして解釈されうる。

【0014】

［００２３］本明細書の実施形態は、様々なグレーチングを有する光学部品を形成するためのシステムおよび方法を提供する。方法は、プラズマ源と、固定された複数の基板を含む被加工物との間に、複数の近接マスクを設けることを含みうる。複数の基板の各々は、第１および第２のターゲット領域を含みうる。この方法は、プラズマ源から、角度付きイオンビームを被加工物に向かって供給することをさらに含んでもよく、角度付きイオンビームは、次に、複数のマスクのうちの１つで受け取られる。第１の近接マスクは、第１の組の開口部を含むことができ、角度付きイオンビームが、第１の組の開口部を通過して、複数の基板の各々の第１のターゲット領域にまで至ることができるようにし、第２の近接マスクは、第２の組の開口部を含むことができ、角度付きイオンビームが、第２の組の開口部を通過して、複数の基板の各々の第２のターゲット領域にまで至ることができるようにする。

【0015】

［００２４］図１は、バックライト付き基板のような光学部品上に角度付きグレーチングを生成するためのシステム１００の一部を示す。図示されたように、システム１００は、反応性ラジカルを含む角度付きイオンビーム（以下、「ビーム」）１０４を、ウエハ走査方向１０９にわたって被加工物１０８に供給するためのプラズマ源１０２を含みうる。図示されていないが、被加工物１０８は、被加工物を搬入／搬出位置間で移動させることが可能なツールに連結され、被加工物１０８を回転させることが可能である。いくつかの実施形態では、プラズマ源１０２は、処理チャンバの外部に配置された１つまたは複数の誘導コイル（図示せず）を介して、処理チャンバ内に配置された処理ガス内に電流を誘導することによってプラズマを形成するように動作可能な誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）リアクタでありうる。誘導コイルは、通常、チャンバの上方に配置され、高周波（ＲＦ）電源に接続される。プラズマ源１０２は、バイアス電位にあってもよく、一方、出口開孔板１１０は、ウエハ電位（接地）にあってもよい。出口開孔板１１０の開孔スロット（図示せず）は、被加工物１０８の第１の表面１１４に対して４５度で配向されうる。代替的な実施形態では、被加工物は、直線状に突出するイオンビーム１０４に対して角度付けされてもよい。

【0016】

［００２５］図示されるように、システム１００は、被加工物１０８に結合された複数の基板１１５をさらに含んでもよい。複数の基板１１５の各々は、以下により詳細に説明するように、複数の様々なグレーチングを含みうる。複数の様々なグレーチングの各々を形成するために、システム１００は、プラズマ源１０２と被加工物１０８との間に位置決め可能な複数の近接マスク１１６Ａ－Ｃを含みうる。図示されていないが、複数のマスク１１６Ａ－Ｃの各々は、イオン源１０２と複数の基板１１５との間で各マスクを所定の位置内外に個別に移動させるように動作可能な任意のタイプのデバイスに結合されてもよい。例示的な実施形態では、複数のマスク１１６Ａ－Ｃのうちの１つだけが、所与の時間にビーム１０４によって衝突されることになる。

【0017】

［００２６］図２は、被加工物１０８、および第１の表面１１４に沿って固定された複数の基板１１５Ａ－Ｄをさらに示す。説明を容易にするために４つの基板が示されているが、本開示の範囲内で、より多数の基板が可能である。図示されるように、複数の基板の各々は、第１のターゲット領域１２０、第２のターゲット領域１２２、および第３のターゲット領域１２４などの複数のターゲット領域を含む。本明細書で使用されるように、「ターゲット領域」は、ビーム１０４による処理後に様々なグレーチングパラメータが所望される、各基板１１５Ａ－Ｄの部分または領域を指す。いくつかの実施形態では、ビーム１０４は、リボンビームであってもよい。図示されるように、Ｚ軸に沿ったビーム１０４のビーム幅は、示されるように、Ｚ軸に沿った被加工物１０８の直径よりも大きくてもよい。例えば、ビーム１０４の幅は、被加工物１０８よりも数ｃｍ広くてもよく、その結果、被加工物１０８は、１回の通過で処理される。

【0018】

［００２７］図３は、本開示の実施形態による例示的な基板１１５をより詳細に示す。基板１１５は、図２に示される複数の基板１１５Ａ－Ｄの各々と同一であっても、または類似していてもよい。図示されたように、基板１１５は、第１のターゲット領域１２０、第２のターゲット領域１２２、および第３のターゲット領域１２４を含みうる。一連の角度付きエッチングプロセスの後、さらに詳細に後述するように、第１の角度付きグレーチング１３０が、第１のターゲット領域１２０内に形成されうる。さらに、第２の角度付きグレーチング１３１が、第２のターゲット領域１２２内に形成され、第３の角度付きグレーチング１３２が、第３のターゲット領域１２４内に形成されてもよい。いくつかの実施形態では、第１の角度付きグレーチング１３０が、第１の複数のフィン１３４を含み、第２の角度付きグレーチング１３１が、第２の複数のフィン１３５を含み、第３の角度付きグレーチング１３２が、第３の複数のフィン１３６を含んでもよい。限定的ではないが、第１の複数のフィン１３４が、Ｙ軸に平行に配向され、第２の複数のフィン１３５が、Ｚ軸に対して、例えば４５度の角度で配向され、第３の複数のフィン１３６が、Ｚ軸に平行に配向されてもよい。図示されたように、第１の角度付きグレーチング１３０、第２の角度付きグレーチング１３１、および第３の角度付きグレーチング１３２は、基板１１５の１つまたは複数の均一のまたは未処理の部分１３８によって分離されてもよい。さらに、他の実施形態では、角度付きグレーチングの３つ以上のセクションが可能でありうると理解されたい。

【0019】

［００２８］図４は、光ビーム１４０がどのように相互作用しうるかを示す拡大バージョンを含み、基板１１５をより明確に示す。この実施形態では、ソースディスプレイ１４１は、平行光のビームを提供することができ、平行光のビームの１つは、光ビーム１４０として示されている。光ビーム１４０は、第１の表面１４２と第２の表面１４３との間で、基板１１５内に反射される。第１の角度付きグレーチング１３０は、光ビーム１４０を第２の角度付きグレーチング１３１の方へ向け、第２の角度付きグレーチング１３１は、光ビーム１４０を第３の角度付きグレーチング１３２の方へ向ける。図示するように、第１の角度付きグレーチング１３０の第１の複数のフィン１３４は、第１の角度αで光ビーム１４０を受け取り、次いで、そこから第２の角度βで光ビーム１４０を供給するように構成される。いくつかの実施形態では、第３の角度付きグレーチング１３２は、出口グレーチングであってもよく、光ビーム１４０に対応する画像の回折をユーザの目１４４の上にもたらす。

【0020】

［００２９］図５は、複数の基板１１５Ａ－Ｄの各々のための第１の角度付きグレーチング１３０を形成するために、被加工物１０８の上に設けられた第１の近接マスク１１６Ａを示す。第１の近接マスク１１６Ａは、第１の組の開口部１４８を含むことができ、ビーム１０４が、第１の組の開口部１４８を通過して、各第１のターゲット領域１２０にまで至ることができるようにする。例示的な実施形態では、第１の組の開口部１４８の各々は、同じ形状／サイズである。第１の近接マスク１１６Ａは、ビーム１０４が、基板１１５Ａ－Ｄの他の全ての領域に到達して衝突するのを防止する。いくつかの実施形態では、ビーム１０４は、第１のプロセスの一部として、複数の基板１１５Ａ－Ｄに提供され、第１のターゲット領域１２０内に複数の基板１１５Ａ－Ｄの各々の第１の角度付きグレーチング１３０を形成する。いくつかの実施形態では、第１のプロセスは、第１の近接マスク１１６Ａおよび被加工物１０８を互いに対して回転させることを含む、注入またはエッチングプロセスでありうる。例えば、第１のターゲット領域１２０は、第１の近接マスク１１６Ａまたは被加工物１０８の一連の９０度の回転に続いて、ビーム１０４によってエッチングされてもよい。本開示の範囲内で、より少ないまたはより多い回転数が可能である。

【0021】

［００３０］一例のプラズマエッチングプロセスでは、ビーム１０４のプラズマが、基板１１５Ａ－Ｄに隣接して形成されてもよい。プラズマからの反応性イオンおよびラジカルは、基板１１５Ａ－Ｄの表面と反応し、そこから材料を除去する。基板１１５Ａ－Ｄ上の位置における材料除去またはエッチングの速度は、概して、その位置に隣接する反応種の密度に比例する。このプロセスは、第一の近接マスク１１６Ａまたは被加工物１０８が回転され、全ての側面からのフィン形成が可能になる際に、複数回繰り返すことができる。

【0022】

［００３１］図６は、複数の基板１１５Ａ－Ｄの各々に対して第２の角度付きグレーチング１３１を形成するために、被加工物１０８上に設けられた第２の近接マスク１１６Ｂを示す。第２の近接マスク１１６Ｂは、第２の組の開口部１５０を含むことができ、ビーム１０４が、第２の組の開口部１５０を通過して、各第２のターゲット領域１２２にまで至ることができるようにする。例示的な実施形態では、第２の組の開口部１５０の各々は、同じ形状／サイズである。第２の近接マスク１１６Ｂは、ビーム１０４が基板１１５Ａ－Ｄの他の全ての領域に到達して衝突するのを防止する。ビーム１０４は、第２のプロセスの一部として、複数の基板１１５Ａ－Ｄに提供されてもよく、第２のターゲット領域１２２内の複数の基板１１５Ａ－Ｄの各々の第２の角度付きグレーチング１３１を形成する。いくつかの実施形態では、第２のプロセスは、第２の近接マスク１１６Ｂおよび被加工物１０８を互いに対して回転させることを含む、イオン注入またはエッチングでありうる。例えば、第２のターゲット領域１２２は、第２の近接マスク１１６Ｂまたは被加工物１０８の一連の９０度の回転に続いて、ビーム１０４によってエッチングされてもよい。本開示の範囲内で、より少ないまたはより多い回転数が可能である。

【0023】

［００３２］図７は、複数の基板１１５Ａ－Ｄの各々に対して第３の角度付きグレーチング１３２を形成するために、被加工物１０８の上に設けられた第３の近接マスク１１６Ｃを示す。第３の近接マスク１１６Ｃは、第３の組の開口部１５２を含むことができ、ビーム１０４が、第３の組の開口部１５２を通過して、各第３のターゲット領域１２４にまで至ることができるようにする。例示的な実施形態では、第３の組の開口部１５２の各々は、同じ形状／サイズである。第３の近接マスク１１６Ｃは、ビーム１０４が基板１１５Ａ－Ｄの他の全ての領域に到達して衝突するのを防止する。ビーム１０４は、第３のプロセスの一部として、複数の基板１１５Ａ－Ｄに供給することができ、第３のターゲット領域１２４内の複数の基板１１５Ａ－Ｄの各々の第３の角度付きグレーチング１３２を形成する。いくつかの実施形態では、第３のプロセスは、第３の近接マスク１１６Ｃおよび被加工物１０８を互いに対して回転させることを含む、イオン注入またはエッチングでありうる。例えば、第３のターゲット領域１２４は、第３の近接マスク１１６Ｃまたは被加工物１０８の一連の９０度の回転に続いて、ビーム１０４によってエッチングされてもよい。本開示の範囲内で、より少ないまたはより多い回転数が可能である。

【0024】

［００３３］図８Ａ－８Ｃは、本明細書の実施形態に従って形成することができる、様々な角度付きグレーチングの例を示す。図８Ａは、第１の複数のフィン１３４を含む、第１の角度付きグレーチング１３０を表すことができる。図示されるように、第１の複数のフィン１３４は、第１のエッチングプロセスを使用して、基板１１５から形成されてもよく、第１の近接マスク１１６Ａの第１の組の開口部１４８を通る複数の角度付きプラズマエッチングサイクル１５５として示されている。図示されたように、第１のエッチングプロセスは、第１の複数のフィン１３４の各々の上に形成された第１のハードマスク１８４によって実行されうる。角度付きプラズマエッチングサイクル１５５の各々は、基板１１５の回転後に実行されてもよい。第１のエッチングプロセスは、基板１１５をエッチング停止層１５８に陥凹させてもよい。いくつかの実施形態では、エッチング停止層１５８は、窒化ケイ素、酸化ケイ素、酸窒化ケイ素、または酸フッ化ケイ素などのケイ素ベースの化合物であってもよい。他の実施形態では、エッチング停止層１５８は、窒化チタンであってもよい。本明細書の実施形態は、いかなる特定の材料にも限定されない。図示されたように、第１のエッチングプロセスは、エッチング停止層１５８のベース面１６０に対して第１の角度θを有する第１の複数のフィン１３４を形成する。いくつかの実施形態では、第１の角度θは鋭角である。

【0025】

［００３４］図８Ｂは、第２の複数のフィン１３５を含む第２の角度付きグレーチング１３１を表すことができる。図示されるように、第２の複数のフィン１３５は、第２のエッチングプロセスを使用して、基板１１５から形成されてもよく、第２の近接マスク１１６Ｂの第２の組の開口部１５０を通る複数の角度付きプラズマエッチングサイクル１６１として示されている。図示されたように、第２のエッチングプロセスは、第２の複数のフィン１３５の各々の上に形成された第２のハードマスク１８５によって実行されうる。角度付きプラズマエッチングサイクル１６１の各々は、基板１１５の回転後に実行されてもよい。第２のエッチングプロセスは、基板１１５をエッチング停止層１５８に陥凹させてもよい。図示されたように、第２のエッチングプロセスは、エッチング停止層１５８のベース面１６０に対して第２の角度ρを有する第２の複数のフィン１３５を形成する。いくつかの実施形態では、第２の角度ρは鋭角である。

【0026】

［００３５］図８Ｃは、第３の複数のフィン１３６を含む第３の角度付きグレーチング１３２を表すことができる。図示されるように、第３の複数のフィン１３６は、第３のエッチングプロセスを使用して、基板１１５から形成されてもよく、第３の近接マスク１１６Ｃの第３の組の開口部１５２を通る複数の角度付きプラズマエッチングサイクル１６４として示されている。図示されたように、第３のエッチングプロセスは、第３の複数のフィン１３６の各々の上に形成された第３のハードマスク１８６によって実行されうる。角度付きプラズマエッチングサイクル１６４の各々は、基板１１５の回転後に実行されてもよい。第３のエッチングプロセスは、基板１１５をエッチング停止層１５８に陥凹させてもよい。図示されたように、第３のエッチングプロセスは、エッチング停止層１５８のベース面１６０に対して第３の角度σを有する第３の複数のフィン１６５を形成する。いくつかの実施形態では、第３の角度σは鋭角である。図８Ａ－８Ｃに示されるように、第１の角度θ、第２の角度ρ、および第３の角度σは、互いに異なる。他の実施形態では、第１の角度θ、第２の角度ρ、および第３の角度σは、同一またはほぼ同一である。

【0027】

［００３６］ここで図９を参照すると、本明細書の実施形態のエッチングプロセスによって形成されたフィン１７０の例示的な組が、より詳細に説明されることになる。図示されたように、フィン１７０は、第１の角度付きグレーチング１３０の第１の複数のフィン１３４、第２の角度付きグレーチング１３１の第２の複数のフィン１３５、および／または第３の角度付きグレーチング１３２の第３の複数のフィン１３６の各々を表すことができる。さらに、フィン１７０は、固有の位置、形状、３次元配向などを有するフィン１７０を製造するために、上述したエッチングプロセスのいずれかによって形成されうる。いくつかの例では、エッチングプロセスは、一組のフィン１７０の以下のグレーチングパラメータ、すなわち、ピッチ、ハードマスクの厚さ、フィンの高さ、フィンの厚さ（ＣＤ）、コーナー半径βおよびα、エッチング停止層１５８へのオーバーエッチ、ヒーリング、およびフーチングのいずれかを制御または修正することができる。

【0028】

［００３７］次に、図１０を参照すると、本開示の実施形態による、様々なグレーチングを有する回折光学素子を形成するための方法２００について、より詳細に説明されることになる。具体的には、ブロック２０１において、方法２００は、プラズマ源と被加工物との間に複数の近接マスクを設けることを含んでもよく、被加工物は、そこに固定された複数の基板を含み、複数の基板の各々は、第１のターゲット領域および第２のターゲット領域を含む。いくつかの実施形態では、複数の基板の各々は、第３のターゲット領域をさらに含む。

【0029】

［００３８］ブロック２０３において、方法２００は、プラズマ源から、角度付きイオンビームを被加工物に向かって供給することをさらに含んでもよい。いくつかの実施形態では、角度付きイオンビームは、角度付きイオンエッチングプロセスを実行するためのリボンビームおよび反応性ラジカルである。いくつかの実施形態では、ビームのビーム幅は、被加工物の直径より大きくてもよい。例えば、ビームの幅は、被加工物よりも数ｃｍ広くてもよいので、被加工物は１回の通過で処理される。

【0030】

［００３９］ブロック２０５において、方法２００は、複数のマスクのうちの１つで角度付きイオンビームを受け取ることを含んでもよく、複数の近接マスクのうちの第１の近接マスクは、第１の組の開口部を含み、角度付きイオンビームが、第１の組の開口部を通過して、複数の基板の各々の第１のターゲット領域に至ることができるようにする。複数の近接マスクの第２の近接マスクは、第２の組の開口部を含むことができ、角度付きイオンビームが、第２の組の開口部を通過して、複数の基板の各々の第２のターゲット領域に至ることができるようにする。いくつかの実施形態では、角度付きイオンビームは、一度に複数の近接マスクのうちの１つだけの近接マスクで受け取られる。

【0031】

［００４０］ブロック２０７において、方法２００は、第１のターゲット領域内の第１の角度付きグレーチング、第２のターゲット領域内の第２の角度付きグレーチング、および第３のターゲット領域内の第３の角度付きグレーチングの各々を形成するために、複数の基板の各々を処理すること（例えば、エッチングすること）をさらに含みうる。いくつかの実施形態では、ブロック２０７において、方法２００は、第１の角度付きグレーチングを形成するために第１の近接マスクを使用して第１のエッチングプロセスを実行することと、第２の角度付きグレーチングを形成するために第２の近接マスクを使用して第２のエッチングプロセスを実行することと、第３の角度付きグレーチングを形成するために第３の近接マスクを使用して第３のエッチングプロセスを実行することとをさらに含みうる。いくつかの実施形態では、第１のエッチングプロセスは、第１の近接マスクおよび被加工物を互いに対して回転させることを含む。第２のエッチングプロセスは、第２の近接マスクおよび被加工物を互いに対して回転させることを含んでもよく、第３のエッチングプロセスは、第３の近接マスクおよび被加工物を互いに対して回転させることを含んでもよい。いくつかの実施形態では、第１のエッチングプロセス、第２のエッチングプロセス、および第３のエッチングプロセスは、被加工物が被加工物ホルダに固定されたままで、連続して実行される。いくつかの実施形態では、第１、第２、および第３のエッチングプロセスは、第１、第２、および／または第３の角度付きグレーチングの以下のグレーチングパラメータ、すなわち、ピッチ、ハードマスクの厚さ、フィンの高さ、フィンの厚さ（ＣＤ）、コーナー半径、エッチング停止層へのオーバーエッチ、ヒーリング、およびフーチングのいずれかを制御または修正することができる。

【0032】

［００４１］いくつかの実施形態では、第１の角度付きグレーチングは、複数の基板の各々のベース面に対して第１の角度で形成された第１の複数のフィンを含み、第２の角度付きグレーチングは、複数の基板の各々のベース面に対して第２の角度で形成された第２の複数のフィンを含む。第３の角度付きグレーチングは、複数の基板の各々のベース面に対して第３の角度で形成された第３の複数のフィンを含みうる。いくつかの実施形態では、第１の角度、第２の角度、および第３の角度は、互いに異なる。いくつかの実施形態では、第１の角度、第２の角度、および第３の角度は、各々鋭角である。

【0033】

［００４２］要約すれば、本明細書に記載される種々の実施形態は、バックライト付き基板からの光結合（例えば、抽出または入力）のための傾斜したグレーチングのような、種々の光学的に効率的なグレーチング形状を形成するための手法を提供する。製造は、角度付きイオンを、基板上に、またはパターンを目的の基板に転写するために使用されるマスク上に、直接適用することによって、実現されうる。本実施形態の第１の技術的利点は、基板の様々な領域のリソグラフィマスキングの必要性を排除するために複数の近接マスクを使用することを含み、したがって、より効率的な製造がもたらされる。本開示の第２の技術的利点は、工具から被加工物を除去することなく、様々な角度、深さ、および位置で角度付きエッチングを提供することを含み、したがって、より効率的な製造がもたらされる。

【0034】

［００４３］本開示は、本明細書に記載される特定の実施形態によって範囲が限定されるべきではない。実際、本明細書に記載されているものに加えて、本開示の他の様々な実施形態および本開示に対する修正例は、前述の説明および添付の図面から当業者には明らかであろう。したがって、そのような他の実施形態および修正例は、本開示の範囲内にあることが意図されている。さらに、本開示は、本明細書において、特定の目的のための特定の環境における特定の実施態様の文脈で、説明されてきた。当業者は、有用性がそれに限定されず、本開示が、任意の数の目的のために任意の数の環境において有益に実施されうることを認識するだろう。したがって、以下に記載される特許請求の範囲は、本明細書に記載される本開示の全範囲および主旨を考慮して解釈されるべきである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】