(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】2023-08-14
(45)【発行日】2023-08-22
(54)【発明の名称】多レベル回折光学素子の薄膜コーティング
(51)【国際特許分類】
G02B 1/115 20150101AFI20230815BHJP
G02B 5/18 20060101ALI20230815BHJP
【ＦＩ】
G02B1/115
G02B5/18
【請求項の数】
20
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2018146142
(22)【出願日】2018-08-02
(65)【公開番号】P2019035954
(43)【公開日】2019-03-07
【審査請求日】2020-08-20
【審判番号】
【審判請求日】2022-05-31
(31)【優先権主張番号】62/546,172
(32)【優先日】2017-08-16
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】16/044,081
(32)【優先日】2018-07-24
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】515288122
【氏名又は名称】ルーメンタム オペレーションズ エルエルシー
【氏名又は名称原語表記】Ｌｕｍｅｎｔｕｍ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ ＬＬＣ
(74)【代理人】
【識別番号】100147485
【弁理士】
【氏名又は名称】杉村 憲司
(74)【代理人】
【識別番号】100169823
【弁理士】
【氏名又は名称】吉澤 雄郎
(72)【発明者】
【氏名】ジョン マイケル ミラー
(72)【発明者】
【氏名】ゴンサロ ウィルズ
【合議体】
【審判長】松波 由美子
【審判官】杉山 輝和
【審判官】川口 聖司
(56)【参考文献】
【文献】特開平１１－１７４２１７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－２８０８３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－１２６７４２（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許第５２４５４６８（ＵＳ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
G02B 1/115
G02B 5/18
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板と、前記基板の上に形成された特定の波長域に対する第１の反射防止構造であって、第１の表面と第１の底面と第１の長さとを有し、屈折率が異なる少なくとも２つの層を含む第１の反射防止構造と、
前記第１の反射防止構造の上に形成された前記特定の波長域に対する第２の反射防止構造であって、第２の表面と第２の底面と前記第１の長さより短い第２の長さとを有し、屈折率が異なる少なくとも２つの層を含む第２の反射防止構造と、
前記第２の反射防止構造の上に形成された前記特定の波長域に対する第３の反射防止構造であって、第３の表面と第３の底面と前記第２の長さより短い第３の長さとを有し、屈折率が異なる少なくとも２つの層を含む第３の反射防止構造と、
前記第１の表面と前記第２の底面との間に配置され前記第２の長さと等しい長さを有するか又は前記第２の表面と前記第３の底面との間に配置され前記第３の長さと等しい長さを有し、且つ、１つの屈折率を有する、少なくとも１つの層と、を備え、
前記第１の表面と前記第２の表面との間の第１の凹凸深さ及び前記第１の表面と前記第３の表面との間の第２の凹凸深さは、前記特定の波長域に対してそれぞれ第１の位相遅れ及び第２の位相遅れを有する回折光学素子を形成するように構成されている、
透過光学素子。
【請求項2】
前記第１の位相遅れはπ/２の位相遅れであり、且つ前記第２の位相遅れはπの位相遅れである、請求項１に記載の透過光学素子。
【請求項3】
前記第１の反射防止構造、前記第２の反射防止構造、及び前記第３の反射防止構造はシリコンと二酸化シリコンの交互層から形成されている、請求項１に記載の透過光学素子。
【請求項4】
前記第１の反射防止構造及び前記第２の反射防止構造は水素化シリコンと二酸化シリコンの交互層から形成されている、請求項１に記載の透過光学素子。
【請求項5】
前記第１の反射防止構造は第１の材料の第１の層と第２の材料の第２の層から形成され、前記第１の層及び前記第２の層は前記第１の反射防止構造の前記少なくとも２つの層に含まれ、
前記少なくとも１つの層は前記第１の材料の第３の層から形成され、
前記第２の反射防止構造は前記第２の材料の第４の層と前記第１の材料の第５の層から形成され、
前記第４の層及び前記第５の層は前記第２の反射防止構造の前記少なくとも２つの層に含まれ、
前記第３の反射防止構造は前記第２の材料の第６の層と前記第１の材料の第７の層から形成され、
前記第６の層及び前記第７の層は前記第３の反射防止構造の前記少なくとも２つの層に含まれている、
請求項１に記載の透過光学素子。
【請求項6】
前記基板は、表面と底面とを有し、前記第１の反射防止構造は前記表面上に形成され、
前記透過光学素子は更に、前記底面上に形成された前記特定の波長域に対する複数の他の反射防止構造を備える、
請求項１に記載の透過光学素子。
【請求項7】
前記第１の反射防止構造、前記第２の反射防止構造、及び前記第３の反射防止構造は３レベルの凹凸プロフィールを形成する、請求項１に記載の透過光学素子。
【請求項8】
前記特定の波長域は９３０ナノメートルから９５０ナノメートルの間である、請求項１に記載の透過光学素子。
【請求項9】
前記特定の波長域は１５４０ナノメートルから１５６０ナノメートルの間である、請求項１に記載の透過光学素子。
【請求項10】
光学素子であって、基板と、
前記基板の上に形成された特定の波長域に対する第１の反射防止構造であって、第１の長さを有し、屈折率が異なる少なくとも２つの層を含む第１の反射防止構造と、
前記第１の反射防止構造の上に形成された前記特定の波長域に対する第２の反射防止構造であって、前記第１の長さより短い第２の長さを有し、屈折率が異なる少なくとも２つの層を含む第２の反射防止構造と、
前記第１の反射防止構造と前記第２の反射防止構造との間に配置され、前記第２の長さと等しい長さを有し、１つの屈折率を有する、少なくとも１つの層と、を備え、
前記第１の反射防止構造の前記少なくとも２つの層は、前記光学素子の第１の露出表面を有する第１のエッチストップ層を含み、
前記第２の反射防止構造の前記少なくとも２つの層は、前記光学素子の第２の露出表面を有する第２のエッチストップ層を含み、
前記第１の露出表面と前記第２の露出表面との間の凹凸深さは、前記特定の波長域に対して特定の位相遅れを有する回折光学素子を形成するように構成されている、
光学素子。
【請求項11】
前記凹凸深さは０．４マイクロメートルから３．０マイクロメートルの間である、請求項１０記載の光学素子。
【請求項12】
前記第１の反射防止構造は前記第２の反射防止構造のエッチングに対するエッチストップであり、及び前記第２の反射防止構造は少なくとも１つの他の反射防止構造のエッチングに対するエッチストップである、請求項１０に記載の光学素子。
【請求項13】
前記基板の前記第１の反射防止構造及び前記第２の反射防止構造が形成されている面とは反対側の面に形成されている第１の他の反射防止構造及び第２の他の反射防止構造を更に備え、前記第１の他の反射防止構造は前記第２の他の反射防止構造のエッチングに対するエッチストップである、請求項１０に記載の光学素子。
【請求項14】
前記第１のエッチストップ層、前記第２のエッチストップ層及び前記少なくとも１つの層は、シリコンから形成されている、請求項１０に記載の光学素子。
【請求項15】
前記第２の反射防止構造の上に形成された前記特定の波長域に対する少なくとも１つの他の反射防止構造を更に備える、請求項１０に記載の光学素子。
【請求項16】
ウェハの上に複数の層を堆積し、特定の波長域に対する第１の反射防止構造と、前記特定の波長域に対する第２の反射防止構造と、前記特定の波長域に対する第３の反射防止構造と、少なくとも１つの層とを形成するステップであって、前記第１の反射防止構造、前記第２の反射防止構造及び前記第３の反射防止構造のそれぞれは屈折率が異なる少なくとも２つの層を含み、
前記第１の反射防止構造は、第１の長さを有し、前記ウェハの上であって前記第２の反射防止構造の下に形成され、
前記第２の反射防止構造は、前記第１の長さより短い第２の長さを有し、前記第１の反射防止構造の上であって前記第３の反射防止構造の下に形成され、
前記第３の反射防止構造は、前記第２の長さより短い第３の長さを有し、前記第２の反射防止構造の上に形成され、
前記少なくとも１つの層は、前記第２の長さと等しい長さを有し、前記第１の反射防止構造の上であって前記第２の反射防止構造の下に形成されるか、又は、前記第３の長さと等しい長さを有し、前記第２の反射防止構造の上であって前記第３の反射防止構造の下に形成され、
前記少なくとも１つの層は、１つの屈折率を有するステップと、
前記複数の層の一部の層をエッチングして３レベル以上の凹凸プロフィールを形成するステップであって、
前記エッチングによって、前記第１の反射防止構造と前記第２の反射防止構造又は前記第３の反射防止構造との間に前記特定の波長域で特定の位相遅れを有する回折光学素子を形成し、前記第１の反射防止構造の前記少なくとも２つの層は、前記回折光学素子の第１の露出表面を有する第１のエッチストップ層を含み、前記第２の反射防止構造の前記少なくとも２つの層は、前記回折光学素子の第２の露出表面を有する第２のエッチストップ層を含むステップと、
を備える方法。
【請求項17】
前記ウェハを複数の回折光学素子に分割するステップを更に備える、請求項１６に記載の方法。
【請求項18】
前記複数の層は、シリコン層、
二酸化シリコン層、
五酸化タンタル層、又は
窒化シリコン層、
のうちの少なくとも１つを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項19】
前記第１のエッチストップ層、前記第２のエッチストップ層及び前記少なくとも１つの層は、シリコンから形成されている、請求項１６に記載の方法。
【請求項20】
前記特定の波長域に関して前記特定の位相遅れを有する別の３つ以上の積層反射防止構造を含む別の回折光学素子を前記ウェハの他の面上に形成するステップを更に備える、請求項１６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は薄膜構造に関する。より詳しくは、本発明のいくつかの態様は、多層薄膜構造のエッチングされた領域とエッチングされてない領域との間で特定の位相遅れを与え、特定の波長域に対して反射防止を提供する回折光学素子（ＤＯＥ）用の多層薄膜構造に関する。
【背景技術】
【0002】
回折光学素子（ＤＯＥ）はビームを方向づけるために使用することができる。例えば、回折レンズ、スポットアレイ照明器、スポットアレイ発生器、フーリエアレイ発生器等のＤＯＥは、ビームの分割、ビームの成形、ビームの集束などに使用することができる。ＤＯＥはマルチキャストスイッチ、波長選択スイッチ、ジェスチャ認識システム、モーションセンサシステム、深さ検出システム、等に組み込むことができる。
【0003】
２レベルの表面凹凸プロフィール（「バイナリ表面凹凸プロフィール」と称されることもある）が表面凹凸ＤＯＥのために選択され得る。例えば、２レベルの表面凹凸プロフィールは、連続表面凹凸プロフィールに近似し、ＤＯＥの製造にフォトリソグラフィ処理及び／又はエッチング処理を使用可能にするために選択され得る。２レベルの薄膜スタックは回折レンズ等の単一次数のバイナリＯＤＥを生成するために使用され、単一次数のバイナリＤＯＥの約４０％の回折効率と関連づけられ得る。２レベルの薄膜スタックはスポットアレイ発生器に使用され、対称のスポットアレイを提供することができる。例えば、２レベルの薄膜スタックの使用はスポットの強度が１８０度の対称軸と関連するような対称軸を提供し得る。
【発明の概要】
【0004】
いくつかの可能な実施形態によれば、透過光学素子は基板を含むことができる。本透過光学素子は、基板の上に形成された特定の波長域の第１の反射防止構造を含むことができる。本透過光学素子は、第１の反射防止構造の上に形成された特定の波長域の第２の反射防止構造を含み得る。本透過光学素子は、第２の反射防止構造の上に形成された特定の波長域の第３の反射防止構造を含み得る。本透過光学素子は、第１の反射防止構造と第２の反射防止構造との間又は第２の反射防止構造と第３の反射防止構造との間に配置された少なくとも１つの層を含み得る。第１の反射防止構造の第１の表面と第２の反射防止構造の第２の表面との間の第１の凹凸深さ及び前記第１の表面と第３の反射防止構造の第３の表面との間の第２の凹凸深さは、特定の波長域に対してそれぞれ第１の位相遅れ及び第２の位相遅れと関連する回折光学素子を形成するように設定し得る。
【0005】
いくつかの可能な実施形態によれば、透過光学素子は基板を含むことができる。本光学素子は、基板の上に形成された特定の波長域の第１の反射防止構造を含み得る。本光学素子は、第１の反射防止構造の上に形成された特定の波長域の第２の反射防止構造を含み得る。本光学素子は第２の反射防止構造の上に形成された特定の波長域の少なくとも１つの他の反射防止構造を含み得る。第１の反射防止構造の第１の表面と少なくとも１つの他の反射防止構造の第２の表面との間の凹凸深さは、特定の波長域に対して特定の位相遅れと関連する回折光学素子を形成するように設定し得る。
【0006】
いくつかの可能な実施形態によれば、方法はウェハの上に複数の層を堆積し、特定の波長域に関する３つ以上の反射防止構造を形成するステップを含み、３つ以上の反射防止構造のうちの第１の反射防止構造は前記ウェハの上であって３つ以上の反射防止構造のうちの第２の反射防止構造の下に形成され、第２の反射防止構造は前記３つ以上の反射防止構造のうちの第３の反射防止構造の下に形成される。前記方法は、前記複数の層の一部の層をエッチングして３レベル以上の凹凸プロフィールを形成するステップを含み、該エッチングによって前記第１の反射構造と前記３つ以上の反射防止構造の別の反射構造との間に特定の波長域で特定の位相遅れと関連する回折光学素子を形成する。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下の例示的な実施形態の詳細な説明は図面を参照している。異なる図中の同じ参照番号は同一もしくは類似の要素を示す。
【0009】
回折光学素子（ＤＯＥ）はフォトリソグラフィ処理及び／又はエッチング処理を用いて製造することができる。例えば、２レベルの表面凹凸プロフィールは連続表面凹凸プロフィールに近似し、ＤＯＥのために選択することができ、ＤＯＥの表面をエッチング又はパターン化して２レベルの表面凹凸プロフィールを形成することができる。２レベルの表面凹凸プロフィールはＤＯＥを通過するビームに位相遅れを生じさせるために使用することができる。回折レンズなどの単一次数のバイナリＤＯＥに関しては、２レベルの表面凹凸プロフィールを用いて約４０％の回折効率を達成することができる。しかしながら、この回折効率は光通信システム、ジェスチャ認識システム、モーション検出システム、深さ検出システム、等の光学系でＤＯＥを利用するための限界値より低い。更に、ＤＯＥにより生成されるスポットアレイパターン又は回折パターンは対称であり得るが、特定の光学系には非対称の回折パターンが要求され得る。
【0010】
本明細書に記載のいくつかの実施形態は、限界回折効率を有する多層ＤＯＥを提供することができる。例えば、本明細書に記載のいくつかの実施形態は、多レベル（例えば、２レベルより多い）ＤＯＥであって、ＤＯＥの領域間で入射光の特定の波長で特定の位相遅れ及び入射光の特定の波長で反射防止を提供する多層ＤＯＥを提供することができる。更に、本明細書に記載のいくつかの実施形態は、非対称スポットアレイパターンまたは回折パターンと関連するＤＯＥを提供することができる。
【0011】
本明細書に記載のいくつかの実施形態では、ＤＯＥは凹凸深さと関連して限界より低い選択した表面凹凸プロフィールを製造することができ、それによって（ＤＯＥを製造する他の技術と比較して）アスペクト比の低減、エッチング時間の低減、及び／又は製造コストの低減をもたらすことができる。更に、ＤＯＥの層はＤＯＥに対する統合されたエッチストップを提供することができる。本明細書に記載のいくつかの実施形態は、ＤＯＥを製造する方法を提供することができる。例えば、ＤＯＥは薄膜堆積処理、エッチング処理等を用いて製造することができ、ＤＯＥの他の製造方法と比較して改善された層厚制度及び改善された製造可能性をもたらすことができる。
【0012】
図１は本明細書に記載の例示的な実施形態１００の概略図である。図１は、スポットアレイ照明器（スポットアレイ発生器又はドットアレイ発生器と呼ばれることもある）として表面凹凸ＤＯＥ格子及び収束レンズを用いて発生されるスポットアレイの一例を示す。
【0013】
図１に示すように、λ０の波長を有する入射平面波１１０は表面凹凸ＤＯＥ格子１２０に向けられる。いくつかの実施形態では、表面凹凸ＤＯＥ格子１２０は多レベル表面凹凸プロフィールを有するＤＯＥ、例えば４レベルＤＯＥ、８レベルＤＯＥ、２ｎレベルＤＯＥ（ここでｎ＞１）、ｋレベルＤＯＥ（例えば、ここでｋ＞２）等、としてよい。いくつかの実施形態では、表面凹凸ＤＯＥ格子１２０はシリコン（Ｓｉ）と二酸化シリコン（ＳｉＯ２）の交互層、水素化シリコン（Ｓｉ：Ｈ）と二酸化シリコンの交互層、等を含んでよい。
【0014】
いくつかの実施形態では、表面凹凸ＤＯＥ格子１２０の層は入射光の特定の波長で反射防止機能を提供するように構成することができる。いくつかの実施形態では、表面凹凸ＤＯＥ格子１２０の層（例えば二酸化シリコン層）は表面凹凸ＤＯＥ格子１２０の製造中にエッチストップ機能を提供し得る。いくつかの実施形態では、入射平面波１１０は、約８００ナノメートル（ｎｍ）から約１１００ｎｍまで、約８００ｎｍから約１０００ｎｍまで、約８３０ｎｍから約１０００ｎｍまで、約８５０ｎｍから約１０００ｎｍまで、約９１５ｎｍから約１０００ｎｍまで、約９４０ｎｍから約１０００ｎｍまで、約９３０ｎｍから約９５０ｎｍまで、等の範囲内の波長を有してよい。いくつかの実施形態では、入射平面波１１０は、約１１００ナノメートル（ｎｍ）から約２０００ｎｍまで、約１４００ｎｍから約１７００ｎｍまで、約１５２０ｎｍから約１６３０ｎｍまで、約１５４０ｎｍから約１５６０ｎｍまで、等の範囲内の波長を有してもよい。
【0015】
更に図１に示すように、表面凹凸ＤＯＥ格子１２０は入射平面波１１０を回折し、波面１３０（例えば、入射平面波１１０の回折次数）を収束レンズ１４０に向ける。収束レンズ１４０は焦点面１６０から焦点距離１５０だけ離れている。いくつかの実施形態では、例示的な実施形態１００はジェスチャ認識システムに使用され、焦点面１６０はジェスチャ認識のターゲットとしてよい。加えて又は代わりに、焦点面１６０は物体（例えば、物体感知システムの場合）、通信ターゲット（例えば、光通信システムの場合）、等としてもよい。
【0016】
更に図１に示すように、収束レンズ１４０が波面１３０の方向を変化させて波面１７０を形成するのに基づいて、波面１７０は焦点面１６０に向けられ、焦点面１６０にマルチスポットアレイパターンを形成する。いくつかの実施形態では、マルチスポットアレイパターンは非対称であり得る。いくつかの実施形態では、２次元スポットアレイを生成するために表面凹凸ＤＯＥ格子１２０を用いることができる。このように、表面凹凸ＤＯＥ格子１２０をスポットアレイ照明器として用いて入射平面波１１０から焦点面１６０にスポットアレイを生成することができ、よってジェスチャ認識システム、モーション検出システム、光通信システム、等を有効にすることができる。
【0017】
【0018】
図２Ａ及び図２Ｂは本明細書に記載の例示的な実施形態に関する線図である。図２Ａに線図２００で示すように、連続凹凸プロフィールは、ＤＯＥの製造にフォトリソグラフィ及び／又はエッチング処理の使用を可能にするために一組の離散レベルに量子化することができる。
【0019】
更に図２Ａに参照番号２０２で示すように、連続凹凸プロフィールは約１００％の回折効率（単一次数構成の場合）と関連し、第１のピッチ位置０に対して第２のピッチ位置ｄｘで２πの連続的に増加する位相遅れをもたらすことができる。参照番号２０４で示すように、連続凹凸プロフィールは２レベルの凹凸プロフィール（バイナリ凹凸プロフィールとも称される）で近似することができる。２レベルの凹凸プロフィールは約４５％の回折効率（単一次数構成の場合）と関連し、ピッチ位置０からピッチ位置０．５ｄｘまでのＤＯＥの第１領域に対して、ピッチ位置０．５ｄｘからピッチ位置ｄｘまでのＤＯＥの第２領域でπの位相遅れをもたらすことができる。
【0020】
図２Ａに参照番号２０６で示すように、連続凹凸プロフィールは４レベルの凹凸プロフィールで近似することができる。４レベルの凹凸プロフィールは約８１％の回折効率（単一次数構成の場合）と関連し、ピッチ位置０からピッチ位置０．５ｄｘまでのＤＯＥの第１領域に対して、０．２５ｄｘから０．５ｄｘまでのＤＯＥの第２の領域でπ/２の位相遅れを、ＤＯＥの第１領域に対して、０，５ｄｘから０．７５ｄｘまでのＤＯＥの第２領域でπの位相遅れを、及びＤＯＥの第１領域に対して、０，７５ｄｘからｄｘまでのＤＯＥの第３領域で３π/２の位相遅れをもたらすことができる。
【0021】
図２Ａに参照番号２０８で示すように、連続凹凸プロフィールは８レベルの凹凸プロフィールで近似することができる。８レベルの凹凸プロフィールは約９５％の回折効率（単一次数構成の場合）と関連し、ＤＯＥの各領域でπ/４づつ増加する位相遅れをもたらすことができる（例えば０から０．１２５ｄｘのＤＯＥの第１領域に対して、０．１２５ｄｘから０．２５ｄｘの第２領域でπ/４、０．２５ｄｘから０．３７５ｄｘの第３領域でπ/２、０．３７５ｄｘから０．０．５ｄｘの第４領域で３π/４、等）。いくつかの実施形態では、別の回折効率を有する別の構成を使用することができる。例えば、２つの次数、４つの次数、１０の次数、１００の次数、等を使用することで、回折効率を単一次数構成に比較して増加させることができる。この場合、例えば＋/－１００の次の場合には、約７５％－８０％の回折効率を２レベル凹凸プロフィールに対して達成することができる。２レベルより多い多レベルＤＯＥの使用に基づけば、回折効率を限界値（単一次数及び／又は同様の場合）より大きく改善することができ、例えば４１％より大、５０％より大、７５％より大、８０％より大、８５％より大、９０％より大、９５％より大、９９％より大、等とし得る。
【0022】
本発明に記載のいくつかの実施形態は２ｎレベルのＤＯＥ（この場合ｎ＞１で、例えば４レベルのＤＯＥ、８レベルのＤＯＥ等）に関して記載するが、他のタイプのｋレベルのＤＯＥ（この場合ｋ＞２で、例えば３レベルのＤＯＥ、５レベルのＤＯＥ、６レベルのＤＯＥ等）も可能である。加えて又は代わりに、本明細書に記載のいくつかの実施形態は規則的分布のレベル（例えば、４レベルのＤＯＥの場合、ｋ＝［０，３］に対してｋπ/２の位相遅れ）に関して記載するが、他の不規則分布のレベル（例えば、４レベルのＤＯＥの場合、０、π／５、π／３、３π／４、及び７π／８の位相遅れ）も可能である。加えて又は代わりに、本明細書に記載のいくつかの実施形態は規則的分布のピッチを有する領域を有するＤＯＥ（例えば、４レベルのＤＯＥの場合、ピッチ（１ｄｘ）は０．２５ｄｘのスパンで各領域に等分される）に関して記載するが、他の不規則分布のピッチも可能である（例えば、４レベルのＤＯＥの場合、第１の位相遅れ領域は０．１ｄｘのスパンであるが、第２、第３、及び第４の位相遅れ領域は０．２ｄｘ、０．４ｄｘ及び０．３ｄｘのスパンとし得る）。
【0023】
図２Ｂに示すように、ＤＯＥ２１０は基板２１５を含み得る。いくつかの実施形態では、基板２１５はガラス基板、溶融石英基板、等とし得る。例えば、基板２１５は、約２００マイクロメートルの厚さを有し、１．４５の屈折率ｎsubを有する溶融石英ガラス基板とし得る。例えば、図２Ｂに示すように、一組の交互のシリコン及び二酸化シリコン層を基板２１５の上面に堆積し、本明細書に記載するように、パターン化して凹凸プロフィールを形成することができ、且つ基板２１５の底面を反射防止膜２２０で覆うことができる。いくつかの実施形態では、反射防止膜２２０は無くてもよく、また上面に形成される反射防止構造のような別の反射防止構造と置き換えてもよい。いくつかの実施形態において、反射防止構造は、薄膜、薄膜構造、反射防止膜、堆積薄層、堆積薄膜層、等を含み得る。
【0024】
更に図２Ｂに示すように、一組の交互のシリコン及び二酸化シリコン層は一組のシリコン層２２５と一組の二酸化シリコン層２３０を含み得る。例えば、シリコン層２２５－１が基板２１５の上に配置され、二酸化シリコン層２３０－１がシリコン層２２５－１の上に配置され得る。シリコン層２２５－１と二酸化シリコン層２３０－１は整合層の対２３５－１を形成し、第１の反射防止構造を提供し得る。同様に、二酸化シリコン２３０－２がシリコン層２２５－２の上に配置され、整合層の対２３５－２を形成し、第２の反射防止構造を提供することができ、二酸化シリコン２３０－３がシリコン層２２５－３の上に配置され、整合層の対２３５－３を形成し、第３の反射防止構造を提供することができ、二酸化シリコン２３０－４がシリコン層２２５－４の上に配置され、整合層の対２３５－４を形成し、第４の反射防止構造を提供することができる。図に示すように、整合層２３５－３と整合層２３５－４との間にシリコン層２２５－５を配置することができる。シリコン層２２５－５はＤＯＥ２１０に特定の機能を提供するように構成することができ且つ反射防止構造と独立に構成することができ、よってＤＯＥ設計の柔軟性が向上する。
【0025】
いくつかの実施形態では、ＤＯＥ２１０は空気又は気体界面にさらされ得る。例えば、ＤＯＥ２１０の第１の表面（例えば、整合層２３５の表面）及びＤＯＥ２１０の第２の表面（例えば、反射防止膜２２０の表面）は１．０の屈折率ｎairを有する空気界面にさらされ得る。凹凸深さｈは次式：
ｈ＝（Ｋ－１）λ0／Ｋ（ｎtf－ｎair）
に基づいて計算することができ、ここで、λ0はＤＯＥ、例えばＤＯＥ２１０、の公称照明波長であり、Ｋはレベルの数量を表す。凹凸深さを低減するには、比較的高い屈折率を有する材料、例えば二酸化シリコン等、を選択することができ、いくつかの実施形態では、約０．７５マイクロメートル（μｍ）の凹凸深さｈ（エッチ２４０の深さ）をもたらすことができる。いくつかの実施形態では、凹凸深さは０．４μｍ～３．０μｍ、０．５μｍ～２．５μｍ、１．０μｍ～２．０μｍ、等の凹凸深さとし得る。いくつかの実施形態では、それらの層はＤＯＥ２１０の透過率を増加するように整合した屈折率とし得る。例えば、シリコン層２２５及び二酸化シリコン層２３０はそれぞれの屈折率３．５及び１．４５に基づいて１．４９～３．９の限界値内に選択することができる。
ｈ＝（Ｋ－１）λ0／Ｋ（ｎtf－ｎair）
に基づいて計算することができ、ここで、λ0はＤＯＥ、例えばＤＯＥ２１０、の公称照明波長であり、Ｋはレベルの数量を表す。凹凸深さを低減するには、比較的高い屈折率を有する材料、例えば二酸化シリコン等、を選択することができ、いくつかの実施形態では、約０．７５マイクロメートル（μｍ）の凹凸深さｈ（エッチ２４０の深さ）をもたらすことができる。いくつかの実施形態では、凹凸深さは０．４μｍ～３．０μｍ、０．５μｍ～２．５μｍ、１．０μｍ～２．０μｍ、等の凹凸深さとし得る。いくつかの実施形態では、それらの層はＤＯＥ２１０の透過率を増加するように整合した屈折率とし得る。例えば、シリコン層２２５及び二酸化シリコン層２３０はそれぞれの屈折率３．５及び１．４５に基づいて１．４９～３．９の限界値内に選択することができる。
【0026】
いくつかの実施形態では、薄膜コーティング材料として他の材料、例えば約２．０の屈折率を有し得る五酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）及び窒化シリコン（Ｔｉ３Ｎ４）、を選択することができる。ＤＯＥ２１０の層にシリコン薄膜を使用すると、他の材料を使用する場合と比較して、４レベル凹凸プロフィールの凹凸深さを減少させることができる。例えば、４レベル凹凸プロフィールにおける１５５０ｎｍの公称照明波長での３π／２の位相遅れに対して、五酸化タンタル及び二酸化シリコンは約１．１６μｍの凹凸深さと関連し、シリコンは０．４７μｍの凹凸深さと関連し得る。１．５～３．５の屈折率範囲のような同様の屈折率、例えば２．０、等の屈折率を有する他の材料を使用することもできる。同様に、８レベル凹凸プロフィールに対して、二酸化シリコンは約２．７１μｍの凹凸深さと関連し、五酸化タンタル及び窒化シリコンは約１．３６μｍの凹凸深さと関連し、シリコンは約０．５４μｍの凹凸深さと関連し得る。いくつかの実施形態では、コーティング材料の光学的性能を向上させるために水素化を使用することができる。例えば、水素化シリコンをシリコン層２２５に使用することができる。このように、水素化はシリコンの吸収限界を低減し、８００ｎｍ～１０００ｎｍの波長を使用可能にし、ＤＯＥの所望の凹凸深さを低減して製造を向上させる（品質及び／又は歩留まりを高める）ために使用することができる。いくつかの実施形態では、アルゴンを堆積チャンバ内で使用して低吸収膜（例えば、吸収限界値より低い）を形成することができる。いくつかの実施形態では、約２．７の屈折率を有する炭化シリコンを可視光波長等とともに、例えばカメラ用のＤＯＥレンズに使用することができる。
【0027】
【0028】
図３Ａ及び図３ＢはＤＯＥ３００及び３００’の例示的な実施形態の線図である。図３Ａに示すように、ＤＯＥ３００は基板３０５、反射防止膜３１０、一組のシリコン層３１５－１～３１５－４及び一組の二酸化シリコン層３２０－１～３２０－３を含む。
【0029】
更に図３Ａに参照番号３２５で示すように、二酸化シリコン層３２０－１及び３２０－２は、レベルＫの値に対して２π(Ｋ－１)/Ｋの位相遅れをより正確に生成するようにエッチングすることを可能にするためにエッチストップ層とすることができる。例えば、エッチング処理は、非エッチスタック３３０はエッチングされないまま残し、エッチスタック３３５－１及び３３５－２はそれぞれ凹凸深さ３４０－１及び３４０－２までエッチングされるように実行することができる。凹凸深さ３４０－１はエッチスタック３３５－１と非エッチスタック３３０との間で２π(Ｋ－１)/Ｋの位相遅れを提供し得る。凹凸深さ３４０－２はエッチスタック３３５－２と非エッチスタック３３０との間で０～２π/Ｋの位相遅れを提供し得る。いくつかの実施形態では、ＤＯＥをエッチングするために複数のツールを用いて複数のエッチング処理を実行してよい。例えば、ＤＯＥ３００は、複数の二酸化シリコンエッチングツール、複数のシリコンエッチングツール、複数のエッチング技術（例えば、深堀反応性イオンエッチング（ＤＲＩＥ）技術、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）ツール技術、スパッタエッチングツール技術等）、等を用いて製造することができる。
【0030】
いくつかの実施形態では、ＤＯＥ３００の層は一組の反射防止構造を形成し得る。例えば、層３２０－１及び３１５－１は特定の波長域（例えば入射光の波長）に対して第１の反射防止構造を形成し、層３１５－２及び３２０－２は特定の波長域に対して第２の反射防止構造を形成し、層３１５－３及び３２０－３は特定の波長域に対して第３の反射防止構造を形成することができ、よってＤＯＥ３００の各エッチスタックに組み込まれた反射防止構造を有する３レベルの凹凸プロフィールを形成することができる。従って、ＤＯＥ３００は上面に追加の反射防止膜又は構造を必要としないものとし得る。
【0031】
本明細書に記載のいくつかの実施形態では、第２の反射防止構造は第１の反射防止構造の上に形成することができ、第１の反射防止構造の隣接表面（例えば層３２０－１の上面）はエッチスタック３３５－１を形成するエッチングに対してエッチストップとし得る。同様に、第３の反射防止構造は第２の反射防止構造の上に形成することができ、第２の反射防止構造の隣接表面（例えば層３２０－２の上面）はエッチスタック３３５－２を形成する際にエッチストップとすることができる。
【0032】
いくつかの実施形態では、一組の反射防止構造の間（例えば第１の反射防止構造と第２の反射防止構造との間、第２の反射防止構造と第３の反射防止構造との間等）に少なくとも１つの層、例えば層３１５－４等を含み得る。このようにすると、ＤＯＥ３００の特性を変更するための凹凸深さ３４０－１及び／又は３４０－２の変更をＤＯＥ３００の透過特性を変更することなく実行することができる。いくつかの実施形態では、第１の反射防止構造、第２の反射防止構造及び／又は第３の反射防止構造を層で分離しなくてもよい。
【0033】
いくつかの実施形態では、各層は特定の厚さと関連させることができる。例えば、その特定の厚さは、特定の位相遅れが生ぜしめられ且つＤＯＥ３００が（例えば、９９％より大きい、９７％より大きい、９５％より大きい、９０％より大きい、等の限閾透過率より大きい）透過性を示す光の波長に対応させることができる。いくつかの実施形態では、ＤＯＥ３００は特定のピッチ３４５（周期とも称される）ｄｘと関連させることができ、その特定のピッチは特定の位相遅れが生ぜしめられ且つＤＥＯ３００を透過する光の波長に対応させることができる。いくつかの実施形態では、７つの層の上にキャップ層（例えば、別の二酸化シリコン層）を設けることもでき、これによりＤＯＥ３００を含むウェハのダイスカット時にロバスト性を向上させることができる。
【0034】
いくつかの実施形態では、ＤＯＥ３００の層の厚さ、ピッチ３４５の寸法、反射防止構造及び／又はその層の屈折率等を、反射防止構造が反射防止機能をもたらす特定の波長で特定の位相遅れ（例えば、２π(Ｋ－１)/Ｋ）を生じるように選択することができる。例えば、９４０ｎｍの３レベル薄膜ＤＯＥに対して、第１の反射防止構造は特定の値の第１の屈折率と関連させ、第２の反射防止構造は３．４の第２の屈折率と関連させ、第３の反射防止構造は２．８１の第３の屈折率と関連させることができる。いくつかの実施形態では、特定の波長は、約１５３０ｎｍ～１５７０ｎｍ、９３０ｎｍ～９５０ｎｍ、等の波長域を含み得る。参照番号３５０で示すように、基板３０５の第１面に向けられた入射光に基づいて、一組の強度次数（例えば、強度次数－２，－１，０，１，２，等）がＤＥＯ３００により提供される。いくつかの実施形態では、ＤＯＥ３００は、５０以上の強度次数、１００以上の強度次数、２００以上の強度次数、３００以上の強度次数、３５０以上の強度次数、５００以上の強度次数等を提供し得る。
【0035】
図３Ｂに示すように、ＤＯＥ３００’は、基板３０５の第１の面上に形成された第１の回折（透過型）光学素子と、基板３０５の第２の面上に形成された第２の回折（透過型）光学素子とを含む。各回折光学素子は、一組のシリコン層３１５－１～３１５－４及び一組の二酸化シリコン層３２１０－２～３２０－３を含む。参照番号３５５－１及び３５５－２で示すように、ＤＯＥ３００’に向けられた入射光に基づいて、第２の回折光学素子は第一組の強度次数を基板３０５を通して第１の回折光学素子に向けて供給し、ＤＯＥ３００’から第２組の強度次数を生ぜしめる。このように、基板３０５が第１の回折光学素子と第２の回折光学素子のアライメントを維持するので、フリースペースオプティクスのような又はピックアンドプレースマシンを用いて２つの別個のＤＯＥを独立に位置合わせするような他の技術と比較して、アライメント維持が容易になる。更に、基板の両面にＤＯＥを配置することに基づいて、機械的応力量をＤＯＥに対してバランスさせることができ、それによって動作温度範囲に亘り耐久性が向上し、ＤＯＥの平坦性が向上し、ＤＯＥの変形又は湾曲が低減し得る。
【0036】
本明細書に記載のいくつかの実施形態は、７層のような特定の層の数量に関して記載するが、他の数量の層、例えば８層（例えば、８層の交互シリコン／二酸化シリコン層）、９層、１０層、２０層等としてもよい。
【0037】
【0038】
【0039】
図４に示すように、プロセス４００は基板上に一組の層を堆積するステップを含むことができる（ブロック４１０）。例えば、製造中、堆積処理を用いて一組の層を基板上に堆積することができる。いくつかの実施形態では、一組の層の１以上の層は、薄膜体積処理、例えばパルスマグネトロンスパッタリングシステムを用いるスパッタ堆積処理及び／又は同種のものを用いて堆積された薄膜であってよい。いくつかの実施形態では、一組の層は、一組のシリコン層、一組の二酸化シリコン層、及び／又は同種のものであってよい。いくつかの実施形態では、一組の層は基板上に限界公差で堆積し得る。例えば、一組の層は、規定の厚さの２％以内、既定の厚さの１％以内、既定の厚さの０．５％以内、既定の厚さの０．２５％以内、既定の厚さの０．１％以内、既定の厚さの０．０１％以内、等の厚さに堆積することができる。このように、特定の波長用の第１の反射防止構造、特定の波長用の第１の反射防止構造、．．．及び特定の波長用の第ｎの反射防止構造を形成する層を堆積することができる。いくつかの実施形態では、薄膜体積時の高い厚さ精度によってＤＯＥの凹凸深さの精度を向上させることができる。
【0040】
いくつかの実施形態では、基板はガラス基板、溶融石英基板、入射光の特定の波長に対して透明である基板、等とし得る。いくつかの実施形態では、一組の層は、複数組のシリコン及び二酸化シリコン層を含んでよい。例えば、４レベルのＤＯＥに対して、第１組のシリコン及び二酸化シリコン層は基板上に堆積し、第２組のシリコン及び二酸化シリコン層は第１組のシリコン及び二酸化シリコン層に堆積し、第３組のシリコン及び二酸化シリコン層は第２組のシリコン及び二酸化シリコン層に堆積し、第４組のシリコン及び二酸化シリコン層は第３組のシリコン及び二酸化シリコン層に堆積することができる。この場合には、４レベルのＤＯＥを形成するためのエッチング及びマスク除去を可能にするために、本明細書により詳しく説明するように、他のシリコン層を第４組の上に堆積し、該他のシリコン層上に３つのマスク層の組を堆積することができる。いくつかの実施形態では、ＤＯＥレベルの他の数量、例えば２レベルのＤＯＥ、３レベルのＤＯＥ、５レベルのＤＯＥ、６レベルのＤＯＥ等、も可能である。
【0041】
いくつかの実施形態では、反射防止膜は一組の層を用いて形成し得る。例えば、反射防止膜は基板とＤＯＥの応力をバランスさせるＤＯＥ反射防止膜とすることができ、よって動作温度範囲に亘り基板の変形を低減することができる。加えて又は代わりに、反射防止層を基板の背面に堆積ことができる（且つＤＯＥを形成する層を基板の前面に堆積することができる）。いくつかの実施形態では、一組の層を基板の複数の面の上に堆積することもできる。例えば、基板の第１の面及び基板の第２の面に反射防止構造を形成するために一組の層を堆積することができ、複数のＤＯＥを支持する基板をもたらすこともできる。いくつかの実施形態では、一組の層の１つの層に対して別の組の材料、例えば水素化シリコンベース材料、五酸化タンタルベース材料、窒化シリコンベース材料、等を使用することもできる。
【0042】
図４に更に示すように、プロセス４００は一組の層の表面上に一組のマスクを堆積するステップを含むことができる（ブロック４２０）。例えば、製造中、堆積処理を用いて一組のマスクを一組の層の表面上に堆積することができる。いくつかの実施形態では、複数のマスクを堆積することができる。例えば、４レベルのＤＯＥを形成するには、第１のマスクを一組の層の上面の一部分の上に堆積し、第２のマスクを前記上面の一部分の上及び第１のマスクの上に堆積し、第３のマスクを前記上面の一部分の上及び第２のマスクの上に堆積することができる。この場合には、マスク（例えばマスクの各々で覆われる上層の一部分）のパターニングをエッチング及びマスク除去中に４レベルＤＯＥの形成が可能になるように選択することができる。
【0043】
いくつかの実施形態では、マスクの材料は、マスクがシリコンエッチング及び／又は二酸化シリコンエッチングに対する限界感度又は限界抵抗率と関連するように選択することができる。いくつかの実施形態では、マスクは複数の材料を用いて形成することができる。例えば、第１のマスクはアルミニウムマスクとし、第２のマスクはフォトレジストマスクとしてよい。このようにすると、これらのマスクは、第１のマスクの除去が第２のマスクの除去をもたらさないように構成でき、よってＤＯＥの形成を可能にする。このように、エッチング前に複数のマスクを堆積する技術に基づくと、例えば１以上のエッチングステップ後にＤＯＥのエッチングされた層上にマスク層を堆積する等の他の技術と比較して、製造精度、製造可能性、及びアライメント精度が改善される。
【0044】
図４に更に示すように、プロセス４００は一組の層をエッチングするステップ（ブロック４３０）、及び一組のマスクのマスクを除去するステップ（ブロック４４０）を含み得る。例えば、製造中、ＤＯＥを形成するためにエッチング処理及びマスク除去処理を実行し得る。この場合には、エッチング処理は複数のエッチングステップを含み、マスク除去処理は複数のマスク除去ステップを含み得る。例えば、４レベルＤＯＥに対しては、本明細書に詳しく説明されるように、第１のエッチングステップを実行し、第１のマスク除去ステップを実行し、第２のエッチングステップを実行し、第２のマスク除去ステップを実行し、第３のエッチングステップを実行し、第３のマスク除去ステップを実行することができる。いくつかの実施形態では、複数の異なるタイプのマスク除去ステップを複数の異なる材料のマスクに対して実行することができる。例えば、アルミニウムマスク除去ステップを第１のアルミニウムマスクを除去するために実行し、フォトレジストマスク除去ステップを第２のフォトレジストマスクを除去するために実行することができる。いくつかの実施形態では、エッチステップは一組の層の一部の層を除去するために実行することができる。例えば、エッチストップとして構成されている二酸化シリコン層に基づいて、単一エッチステップは、第１の二酸化シリコン層を除去する二酸化シリコンエッチ後に第１のシリコン層を除去するシリコンエッチが続くため、第１のシリコン層の下に配置された第２の二酸化シリコン層がシリコンエッチをストップし、第２の二酸化シリコン層及び／又は第２のシリコン層を維持することができる。こうして、一組の反射防止構造をＤＯＥのために形成することができる。
【0045】
図４に更に示すように、プロセス４００はウェハ仕上げ処理を実行するステップを含む（ブロック４５０）。例えば、ＤＯＥを試験し、複数の個別のＤＯＥにダイスカットし（例えば、複数のＤＯＥがパターン化されているウェハを複数の個別のＤＯＥにダイスカットし）、ＤＯＥを光デバイス内に封入するためにパッケージ化することができる。いくつかの実施形態では、多数の２００ミリメートル（ｍｍ）×０．７２５ｍｍのダイを形成するためにウェハをダイスカットすることができる。
【0046】
図４はプロセス４００の例示的なブロックを示すが、いくつかの実施形態では、プロセス４００は追加のブロック、もっと少ないブロック、異なるブロック、又は図４に示すブロックと異なる配列のブロックを含んでよい。加えて又は代わりに、プロセス４００の２以上のブロックを並列に実行してもよい。
【0047】
図５Ａ－５Ｅは図４に示す例示的なプロセス４００に関連する例示的な実施形態５００を示す図である。図に示すように、図５Ａ－５Ｅはブロック４３０及び４４０に関して上述した一組の層のエッチングステップ及び一組の層からの一組のマスクの除去ステップを例示する。
【0048】
図５Ａにおいて基準線５０２から基準線５０８の間に示すように、例示的な実施形態５００は一組の層５１２～５２８を含み得る。一組の層５１２～５２８はエッチングされてないプレーナ層とし得る。例えば、例示的な実施形態５００は基板層５１４を含み得る。一組の交互のシリコン層５１６，５２０，５２４及び５２８及び二酸化シリコン層５１８，５２２及び５２６が基板層５１４の１つの面上に堆積される。光反射防止膜又は構造５１２が基板層５１４の反対面上に設けられる。
【0049】
更に図５Ａに関して示すように、マスク層５３６及び５３８はシリコン層５２８上に、マスク層５３６及び５３８がシリコン層５２８の一部分を覆うように堆積しパターン化することができる。各マスクに使用する材料は、マスク５３８の除去がマスク５３６のパターンに影響を与えないように相違させることができる。マスク層５３６は基準線５０６と５０８の間のシリコン層５２８を覆うように堆積し、一組の層５１２－５２８をエッチング中保護して、基準線５０６と５０８の間に第３の反射防止構造を形成するエッチングを可能にすることができる。マスク層５３８は基準線５０４と５０６の間のシリコン層５２８を覆うように堆積し、一組の層５１２－５２８をエッチング中保護して、基準線５０４と５０６の間に第２の反射防止構造を形成するエッチングを可能にすることができる。マスク層５３６及び５３８は基準線５０２と５０４の間のシリコン層５２８を覆わないで、一組の層５１２－５２８をエッチング中保護しないため、本明細書により詳しく説明されるように、基準線５０２と５０４の間に第１の反射防止構造を形成するエッチングを可能にすることができる。
【0050】
図５Ｂに示すように、マスク５３８で覆われていないシリコン層５２８、二酸化シリコン層５２６及びシリコン層５２４の部分（例えば基準線５０２と５０４の間）を除去するために、エッチング処理の第１のエッチングステップを実行することができる。この場合には、二酸化シリコン層５２２は第１のエッチングステップに対してエッチストップとして機能し得る。
【0051】
図５Ｃに示すように、マスク層５３８を除去するためにマスク除去処理の第１のマスク除去ステップを実行することができ、それによってシリコン層５２８の一部分（例えば、基準線５０４と５０６の間）及びマスク層５３６の一部分（例えば、基準線５０６と５０８の間）を露出させることができる。
【0052】
図５Ｄに示すように、基準線５０２と５０４の間の二酸化シリコン層５２２及びシリコン層５２０を除去するため及び基準線５０４と５０６の間のシリコン層５２８、二酸化シリコン層５２６及びシリコン層５２４を除去するために、エッチング処理の第２のエッチングステップを実行することができる。この場合には、二酸化シリコン５１８が基準線５０２と５０４の間で第２のエッチングステップに対してエッチストップとして機能することができ、且つ二酸化シリコン層５２２が基準線５０４と５０６の間で第２のエッチングステップに対してエッチストップとして機能することができる。
【0053】
図５Ｅに示すように、マスク層５３６を除去するためにマスク除去処理の第２のマスク除去ステップを実行することができ、それによって基準線５０６と５０８の間のシリコン層５２８を露出させることができる。このようにして、基準線５０２と５０４の間に特定波長の第１の反射防止構造、基準線５０４と５０６の間に特定波長の第２の反射防止構造及び基準線５０６と５０８の間に特定波長の第３の反射防止構造を有する３レベルの凹凸プロフィールを形成することができる。この場合には、基準線５０２と５０４の間の第１の反射防止構造と基準線５０６と５０８の間の第３の反射防止構造との間の位相遅れはπの位相遅れとすることができる。
【0054】
【0055】
図６Ａ－６Ｇは図４に示す例示的なプロセス４００に関連する例示的な実施形態６００を示す図である。図に示すように、図６Ａ－６Ｅはブロック４３０及び４４０に関して上述した一組の層のエッチングステップ及び一組の層からの一組のマスクの除去ステップを例示する。
【0056】
図６Ａにおいて基準線６０２から基準線６０８までの間に示すように、例示的な実施形態６００は、一組の層６１２～６３２を含み得る。一組の層６１２～６３２はエッチングされてないプレーナ層とし得る。例えば、例示的な実施形態６００は基板層６１４を含み得る。反射防止層６１２が基板層６１４の第１の面上に堆積され、一組の交互のシリコン層６１６，６２０，６２４、６２８及び６３２と二酸化シリコン層６１８，６２２、６２６及び６３０が基板層６１４の第２の面上に堆積され得る。
【0057】
更に図６Ａに示すように、基準線６０２と６１０の間に４つの反射防止構造の組を形成するために、マスク層６３４，６３６及び６３８がシリコン層６３２の所定部分を覆うように堆積されパターン化され、エッチング処理及びマスク除去処理を実行可能にする。各マスク６３４，６３６，６３８に使用する材料は、１つのマスクの除去が残りのマスクのパターンに影響を与えないように異ならせることができる。
【0058】
図６Ｂに示すように、マスク６３８で覆われていないシリコン層６３２、二酸化シリコン層６３０及びシリコン層６２８の部分（例えば基準線６０２と６０４の間）を除去するために、エッチング処理の第１のエッチングステップを実行することができる。この場合には、二酸化シリコン層６２６が第１のエッチングステップに対してエッチストップとして機能し得る。
【0059】
図６Ｃに示すように、マスク層６３８を除去するためにマスク除去処理の第１のマスク除去ステップを実行することができ、それによって基準線６０４と６０６の間のシリコン層６３２の部分及び基準線６０６と６１０の間のマスク層６３６の部分を露出させることができる。
【0060】
図６Ｄに示すように、基準線６０２と６０４の間の二酸化シリコン層６２６及びシリコン層６２４を除去するため及び基準線６０４と６０６の間のシリコン層６３２、二酸化シリコン層６３０及びシリコン層６２８を除去するために、エッチング処理の第２のエッチングステップを実行することができる。この場合には、二酸化シリコン６２２が基準線６０２と６０４の間で第２のエッチングステップに対してエッチストップとして機能することができ、且つ二酸化シリコン層６２６が基準線６０４と６０６の間で第２のエッチングステップに対してエッチストップとして機能し得る。
【0061】
図６Ｅに示すように、マスク層６３６を除去するためにマスク除去処理の第２のマスク除去ステップを実行することができ、それによって基準線６０６と６０８の間のシリコン層６３２を露出させることができる。
【0062】
図６Ｆに示すように、基準線６０２と６０４の間の二酸化シリコン層６２２及びシリコン層６２０、基準線６０４と６０６の間の二酸化シリコン層６２６及びシリコン層６２４、及び基準線６０６と６０８の間のシリコン層６３２、二酸化シリコン層６３０及びシリコン層６２８を除去するために、エッチング処理の第３のエッチングステップを実行することができる。この場合には、二酸化シリコン層６１８が基準線６０２と６０４の間で第３のエッチングステップに対してエッチステップとして機能し、二酸化シリコン層６２２が基準線６０４と６０６の間で第３のエッチングステップに対してエッチステップとして機能し、且つ二酸化シリコン層６２６が基準線６０６と６０８の間で第３のエッチングステップに対してエッチステップとして機能し得る。
【0063】
図６Ｇに示すように、マスク層６３４を除去するためにマスク除去処理の第３のマスク除去ステップを実行することができ、それによって基準線６０８と６１０の間のシリコン層６３２を露出させることができる。
【0064】
このようにして、基準線６０２と６０４の間に特定波長の第１の反射防止構造、基準線６０４と６０６の間に特定波長の第２の反射防止構造、基準線６０６と６０８の間に特定波長の第３の反射防止構造、及び基準線６０８と６１０の間に特定波長の第４の反射防止構造及び別のシリコン層（例えば、シリコン層６２８）を有する４レベルの凹凸深プロフィールを形成することができる。この場合には、基準線６０２と６０４の間の第１の反射防止構造と基準線６０８と６１０の間の第４の反射防止構造との間の位相遅れはπの位相遅れとすることができる。
【0065】
【0066】
このように、多レベル（例えば３以上のレベル）凹凸プロフィールにエッチングされた交互のシリコン層（例えば、水素化シリコン層）及び二酸化シリコンを含む薄膜スタックを有するＤＯＥを構成し、製造することができる。更に、ＤＯＥの層は、反射防止特性、統合エッチストップ特性、等を提供するように設計することができる。更に、設計は薄膜堆積プロセスを用いて行うことができ、０次パワーを制御することができる。更に、薄膜の堆積及びエッチングの使用に基づいて、ＤＯＥを製造する製造ステップの数量を低減することができ、それによってＤＯＥを製造する他の技術と比較して時間及びコストを低減することができる。
【0067】
図５Ａ－５Ｅ、図６Ａ－６Ｇ等に示す例示的な実施形態では、凹凸深さ及び反射防止構造は、回折格子に見られるように、周期的又は繰り返しパターン及び一定の断面を有するものとして示されている。不規則又は可変の断面を有する他の非周期的凹凸深さ及び反射防止構造も、以下のものに限定されないが、例えばパターン発生用、デプスマッピングドットプロジェクション用及び構造光用のＤＯＥに等しく意図される。
【0068】
以上の開示は例証及び説明のために提示されているが、網羅的な説明を意図するものでも、実施形態を開示の正確な形態に限定することを意図するものでもない。様々な変更や変形が以上の開示に照らして可能であり、また実施形態の実施から得ることができる
【0069】
いくつかの実施形態は本明細書中に閾値と関連して記載されている。本明細書において、閾値を満たすとは、値が閾値より大きい、閾値を超える、閾値より高い、閾値に等しいかそれより大きい、閾値未満、閾値より少ない、閾値より低い、閾値に等しいかそれより少ない、閾値に等しい、等を意味し得る。
【0070】
特定の特徴の組み合わせが請求の範囲に列挙され及び／又は明細書に開示されているが、これらの組み合わせは可能な実施形態の開示を限定するものではない。実際には、これらの特徴の多くは請求の範囲に明確に列挙されていない及び／又は明細書に開示されていない方法で組み合わせてもよい。以下に列挙される各従属請求項は一つの請求項にのみ直接従属してよいが、可能な実施形態の開示は各従属請求項と請求の範囲内のすべての他の請求項との組み合わせも含むものである。
【0071】
本明細書で使用する要素、操作又は指示は、特に明記されない限り、決定的又は本質的と解釈されるべきである。また、冠詞"a"及び"an"は一以上の要素を含むことが意図され、「一以上」と互換的に使用され得る。更に、本明細書で使用される「組」は一以上の要素（例えば、関連要素、非関連要素、関連要素及び関連要素の組み合わせ等）を含むことが意図され、「一以上」と互換的に使用され得る。唯一の要素が意図される場合には、「一つ」又は類似の語が使用される。また、本明細書で使用する語「有する」、「有している」等はオープンエンデッドタームであることが意図されている。更に、語句「基づく」は特に明記されない限り「少なくとも部分的に基づく」を意味することが意図されている。
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図3A】
【図3B】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図5D】
【図5E】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図6D】
【図6E】
【図6F】
【図6G】
