特許 7383372 回折光学素子用多層薄膜積層体

(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】2023-11-10

(45)【発行日】2023-11-20

(54)【発明の名称】回折光学素子用多層薄膜積層体

(51)【国際特許分類】

   G02B 5/18 20060101AFI20231113BHJP

   G02B 1/118 20150101ALI20231113BHJP

   B32B 7/023 20190101ALI20231113BHJP

【ＦＩ】

G02B5/18

G02B1/118

B32B7/023

【請求項の数】 19

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2018135183

(22)【出願日】2018-07-18

(65)【公開番号】P2019035947

(43)【公開日】2019-03-07

【審査請求日】2021-07-07

(31)【優先権主張番号】62/546,174

(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】15/837,990

(32)【優先日】2017-12-11

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

【前置審査】

(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

(72)【発明者】

【氏名】ジョン マイケル ミラー

(72)【発明者】

【氏名】ステファン バッグナルド

【審査官】小西 隆

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１１－１８７１３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－０６２２００（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１０２４８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】独国特許出願公開第１０２００５０２０９４４（ＤＥ，Ａ１）

【文献】特開２００７－２３４０９４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｂ ５／１８

Ｇ０２Ｂ １／１１８

Ｂ３２Ｂ ７／０２３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板と、
前記基板上に形成される、特定の波長範囲に対する第１反射防止構造体と、
前記第１反射防止構造体の一部分の上に堆積される少なくとも１つの層と、
前記少なくとも１つの層上に形成される、前記特定の波長範囲に対する第２反射防止構造体と、を有し、
前記第１反射防止構造体の第１表面と前記第２反射防止構造体の第２表面との間の深さ、前記第１反射防止構造体の第１の有効屈折率、前記第２反射防止構造体の第２の有効屈折率、および前記少なくとも１つの層の第３の屈折率は、前記特定の波長範囲を含む特定の波長に対して位相遅延を伴う回折光学素子が形成されるよう選択され、
前記少なくとも１つの層は、シリコン層又は水素化シリコン層を含み、
前記第２の有効屈折率は、前記第３の屈折率と異なり、
前記第１反射防止構造体は、互いに異なる対応する屈折率を備えた、２以上の層を含み、
前記第１反射防止構造体は、前記第２反射防止構造体に対するエッチングストップ層である最上層を有し、
前記エッチングストップ層を含む前記第１反射防止構造体及び前記第２反射防止構造体は、屈折率３．１～３．９の材料及び屈折率１．４～１．５の材料の２種の材料の交互層から構成される、光学素子。

【請求項2】

前記第１反射防止構造体は、前記基板の第１側に形成され、かつ前記基板の第２側に形成された反射防止被膜をさらに有する、請求項１に記載の光学素子。

【請求項3】

前記少なくとも１つの層、前記第１反射防止構造体、または前記第２反射防止構造体のうち少なくとも１種が、薄膜堆積を用いて形成される、請求項１に記載の光学素子。

【請求項4】

前記第１反射防止構造体は、第１のシリコン層および第１の二酸化ケイ素層を含み、
前記少なくとも１つの層は、第２のシリコン層を含み、
前記第２反射防止構造体は、第２の二酸化ケイ素層を含み、かつ
前記特定の波長範囲は、８４０ｎｍと８６０ｎｍとの間である、請求項１に記載の光学素子。

【請求項5】

前記２種の材料は、シリコンおよび二酸化ケイ素から構成される、請求項１に記載の光学素子。

【請求項6】

前記２種の材料は、水素化シリコンおよび二酸化ケイ素から構成される、請求項１に記載の光学素子。

【請求項7】

前記第１反射防止構造体は、第１の材料の第１の層および第２の材料の第２の層から形成され、
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、かつ
前記第２反射防止構造体は、前記第２の材料の第４の層および前記第１の材料の第５の層から形成される、請求項１に記載の光学素子。

【請求項8】

前記第１反射防止構造体は、前記基板の第１側に形成され、かつ
前記基板の第２側に形成される、他の特定の波長範囲に対する第３の反射防止構造体と、
前記第３の反射防止構造体の一部分の上に堆積された他の少なくとも１つの層と、
前記他の少なくとも１つの層に形成される、前記他の特定の波長範囲に対する第４の反射防止構造体と、をさらに有する、請求項１に記載の光学素子。

【請求項9】

前記第１反射防止構造体および前記第２反射防止構造体は、２段階型のレリーフ・プロファイルを形成する、請求項１に記載の光学素子。

【請求項10】

前記第１反射防止構造体は、第１のシリコン層および第１の二酸化ケイ素層を含み、
前記少なくとも１つの層は、第２のシリコン層を含み、
前記第２反射防止構造体は、第２の二酸化ケイ素層を含み、かつ
前記特定の波長範囲は、９３０ｎｍと９５０ｎｍとの間である、請求項１に記載の光学素子。

【請求項11】

前記第１反射防止構造体は、第１のシリコン層および第１の二酸化ケイ素層を含み、
前記少なくとも１つの層は、第２のシリコン層を含み、
前記第２反射防止構造体は、第２の二酸化ケイ素層を含み、かつ
前記特定の波長範囲は、１５４０ｎｍと１５６０ｎｍとの間である、請求項１に記載の光学素子。

【請求項12】

前記特定の波長範囲は、８４０ｎｍと９４０ｎｍとの間である、請求項１に記載の光学素子。

【請求項13】

前記深さは、λ／４と３λ／４との間であり、当該λは前記特定の波長範囲を表わす、請求項１に記載の光学素子。

【請求項14】

前記光学素子の有効屈折率は、２．０と３．０との間である、請求項１に記載の光学素子。

【請求項15】

前記位相遅延は、π位相遅延である、請求項１に記載の光学素子。

【請求項16】

前記位相遅延は、非π位相遅延である、請求項１に記載の光学素子。

【請求項17】

基板と、
第１の有効屈折率を有し、かつ第１の２以上の異なる屈折率を備える第１の２以上の層から形成される、前記基板上に堆積された第一組の層と、
特定の屈折率を有し、前記第一組の層の一部分の上に堆積される少なくとも１つのスペーサー層と、
第２の有効屈折率を有し、かつ第２の２以上の異なる屈折率を備える第２の２以上の層から形成される、前記少なくとも１つのスペーサー層上に堆積される第二組の層と、を有し、
前記第一組の層は、特定の波長で第１反射防止構造体を前記基板上に形成し、
前記第一組の層、前記少なくとも１つのスペーサー層および前記第二組の層は、前記基板上の特定の波長で第２反射防止構造体を一括して前記基板上に形成し、かつ前記特定の波長に対する特定の位相遅延を備えた回折光学素子を前記基板上に形成し、
前記第二組の層の第１表面と前記第一組の層の第２表面との間の深さが前記特定の位相遅延を形成し、
前記第１反射防止構造体は、前記第２反射防止構造体に対するエッチングストップ層である最上層を有し、
前記少なくとも１つのスペーサー層は、シリコン層又は水素化シリコン層を含み、
前記エッチングストップ層を含む前記第１反射防止構造体及び前記第２反射防止構造体は、屈折率３．１～３．９の材料及び屈折率１．４～１．５の材料の２種の材料の交互層から構成される、光学素子。

【請求項18】

前記第１反射防止構造体および前記第２反射防止構造体は、前記基板の第１側上に形成され、前記基板の第２側上に形成される反射防止被膜をさらに含む、請求項１７の光学素子。

【請求項19】

ウエハ上に複数の層を堆積し、当該堆積によって特定の波長に対する第１反射防止構造体を、前記特定の波長に対する前記第１反射防止構造体および第２反射防止構造体の一部分の上に形成される少なくとも１つの層の下で形成し、
前記第２反射防止構造体の有効屈折率は、前記少なくとも１つの層の屈折率とは異なり、
前記第１反射防止構造体は、互いに異なる対応する屈折率を備える２以上の層を含み、
前記第２反射防止構造体は、前記少なくとも１つの層の頂点部に形成され、
前記複数の層のうちの一部の層をエッチングして、２段階型のレリーフ・プロファイルを形成すること、を含む方法であって、
前記エッチングは、前記第１反射防止構造体と前記第２反射防止構造体との間に特定の波長範囲に対して位相遅延の伴った回折光学素子を形成し、
前記第１反射防止構造体は、前記第２反射防止構造体に対するエッチングストップ層である最上層を有し、
前記少なくとも１つの層は、シリコン層又は水素化シリコン層を含み、
前記エッチングストップ層を含む前記第１反射防止構造体及び前記第２反射防止構造体は、屈折率３．１～３．９の材料及び屈折率１．４～１．５の材料の２種の材料の交互層から構成されること、を含む方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、薄膜積層体に関する。特に、本開示のいくつかの実施態様は、回折光学素子（ＤＯＥ）用多層薄膜積層体に関するものであり、当該多層薄膜積層体におけるエッチングされた領域および非エッチング領域間に特定の位相遅延を付与し、かつ特定の波長範囲に対する反射防止被膜を付与する、回折光学素子（ＤＯＥ）用多層薄膜積層体に関するものである。

【背景技術】

【0002】

回折光学素子（ＤＯＥ）は、ビームを指向するために用いることができる。例えば、回折レンズ、スポットアレイ照明、スポットアレイ発生器、フーリエアレイ発生器などのＤＯＥは、ビームの分割、ビームの成形、ビーム焦点の絞りなどに用いることができる。ＤＯＥは、マルチキャストスイッチ、波長選択性スイッチ、身振り認識システム、モーションセンシングシステムなどと一体化することができる。

【0003】

表面レリーフ型ＤＯＥとして、多段階型の表面レリーフ・プロファイルを選択してもよい。例えば、表面レリーフ型ＤＯＥとして、２段階型（バイナリー構造とも称する。）の表面レリーフ・プロファイルを選択してもよい。多段階型の表面レリーフ・プロファイルを選択して、連続型の表面レリーフ・プロファイルに近似させ、またＤＯＥを製造するためにフォトリソグラフィー法および／またはエッチング法が使用できるようにしてもよい。２段階型の薄膜積層体は、例えば、回折レンズといった１次のバイナリー構造のＤＯＥを作製することに使用してもよい。ＤＯＥに使用される材料によっては、閾値より大きいエッチング深さが要求されうるため、これにより、ＤＯＥを製造するためのエッチング時間が結果的にかかることになる。

【0004】

いくつかの可能な実施形態によると、光学素子は、基板を含んでもよい。前記光学素子は、前記基板上に形成される、特定の波長範囲に対する第１反射防止構造体を含んでもよい。前記光学素子は、前記第１反射防止構造体の一部の上に堆積される少なくとも１層を含んでもよい。前記光学素子は、前記少なくとも１層上に形成される、前記特定の波長範囲に対する第２反射防止構造体を含んでもよい。前記第１反射防止構造体の第１表面と前記第２反射防止構造体の第２表面との間の深さ、前記第１反射防止構造体の第１の屈折率、前記第２反射防止構造体の第２の屈折率、および前記少なくとも１つの層の第３の屈折率は、前記特定の波長範囲に対して位相遅延を伴う回折光学素子が形成されるよう選択される。

【0005】

いくつかの可能な実施形態によると、本発明の方法は、ウエハ上に複数の層を堆積することを含んでもよい。前記堆積は、特定の波長に対する第１反射防止構造体を、前記特定の波長に対する第２反射防止構造体の下に形成してもよい。前記方法は、複数の層のうち一部の層をエッチングして、２段階型のレリーフ・プロファイルを形成することを含んでもよい。前記エッチングは、前記第１反射防止構造体と前記第２反射防止構造体との間の前記特定の波長範囲に対して特定の位相遅延を伴う回折光学素子が形成されるようにしてもよい。

【0006】

いくつかの可能な実施形態によると、本発明の方法は、薄膜堆積技術を用いてウエハ上に複数の薄膜を堆積することを含んでもよい。前記複数の薄膜を堆積することは、特定の波長に対する第１反射防止構造体を堆積すること、および前記第１反射防止構造体を堆積した後、特定の波長に対する第２反射防止構造体を堆積することを含んでもよい。前記方法は、前記ウエハの複数の領域を定めた所定の一連の遷移点に基づきマスクをパターニングすることを含んでもよい。前記方法は、複数の層のうち一部の層をエッチングして、前記マスクに基づき２段階型のレリーフ・プロファイルを形成することを含んでもよい。前記エッチングは、前記第１反射防止構造体と前記第２反射防止構造体との間の前記特定の波長範囲に対してπ位相遅延を伴う回折光学素子を形成されてもよい。前記方法は、前記マスクを除去することを含んでもよい。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は、本明細書に記載されている実施例の概要を示すダイアグラムである；

【図2】図２Ａおよび２Ｂは、本明細書に記載されている実施例に関連した特徴を示すダイアグラムである；

【図3】図３Ａおよび３Ｂは、本明細書に記載されている実施例に関連した特徴を示すダイアグラムである；

【図4】図４Ａ－４Ｃは、本明細書に記載されている実施例を示すダイアグラムである；

【図5】図５は、本明細書に記載されている実施例を構成するための例示的な工程を示すフローチャートである；

【図6】図６Ａおよび６Ｂは、図５に記載されている例示的な工程に関連した実施例を示すダイアグラムである；

【図7】図７は、本明細書に記載されている実施例を製造するための例示的な工程を示すフローチャートである；

【図8】図８Ａおよび８Ｂは、図７に記載されている例示的な工程に関連した実施例を示すダイアグラムである。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下の詳細な説明の実施例について、図面を参照しながら説明する。異なる図面における同一の参照番号は、同一または類似の要素を特定することに差し支えないであろう。

【0009】

回折光学素子（ＤＯＥ）は、フォトリソグラフフィ法および／またはエッチング法を用いて製造してもよい。例えば、連続型の表面レリーフ・プロファイルに近似する目的で、多段階型の表面レリーフ・プロファイルがＤＯＥに選ばれてもよく、そして、ＤＯＥの表面はエッチングされて、またはパターン化されて多段階型の表面レリーフ・プロファイルを形成してもよい。前記多段階型の表面レリーフ・プロファイルは、ＤＯＥを通過するビームに対して位相遅延を引き起こすために使用されてもよい。回折レンズなどの１次バイナリー構造のＤＯＥに関しては、前記２段階型の表面レリーフ・プロファイルを採用することで約４０％の回折効率を達成することができる。しかしながら、回折効率は、光学コミュニケーションシステム、身振り認識システム、モーションセンシングシステムなどといった光学システムにおけるＤＯＥの利用に必要な閾値未満であってもよい。さらには、例えば、身振り認識システムにおける眼の損傷の誘発を回避する目的で、光学系として０次項の光を低減するいくつかのシステムについては、有利な効果が認められうる。

【0010】

本明細書に記載されるいくつかの実施形態では、２段階型のＤＯＥに閾値回折効率を付与してもよい。例えば、いくつかの実施形態では、２段階型（またはバイナリー構造とも称する）のＤＯＥに閾値外形サイズ（例えば、波長の閾値量）を付与して、ＤＯＥの一部分間にπ位相遅延を与えてもよい。さらには、ＤＯＥは、閾値未満の選択した表面レリーフ・プロファイルを製造するためにエッチング深さと関連付けられてもよく、それによって、結果的にはアスペクト比の低減、エッチング時間の削減、および／またはＤＯＥの製造コスト（ＤＯＥを製造するための他の技術に関連する）の削減をもたらすことになる。さらには、ＤＯＥの層は反射防止機能を当該ＤＯＥに付与してもよく、ＤＯＥの層は一体化したエッチングストップ層を当該ＤＯＥに付与してもよく、さらには、ＤＯＥの層は当該ＤＯＥに対する特定の操作波長範囲に選ばれた材料などを含んでもよい。本明細書中のいくつかの実施形態は、ＤＯＥを構成するおよび／または製造する方法を提供してもよい。薄膜堆積技術を用いることを踏まえて、位相遅延は、光学系として０次項の光を低減できるほど極めて高精度に制御されてもよい、例えば、薄膜堆積技術では、１％未満、０．５％未満、０．２％未満、０．１％未満等の公差を伴ってもよい。同様に高精度に制御された公差を備えた他の製造技術も本明細書に記載したＤＯＥの構成に適用してもよい。

【0011】

図１は、本明細書中に記載した実施例１００の概略図である。図１は、表面レリーフ型ＤＯＥ格子および集光レンズをスポットアレイ照明（スポットアレイ発生器とも称する）として用いたスポットアレイ発生器の一例を示すものである。

【0012】

図１で示すように、波長λ_０の入射平面波１１０は、表面レリーフ型ＤＯＥ格子１２０に向けられている。いくつかの実施形態では、表面レリーフ型ＤＯＥ格子１２０は、２段階型のＤＯＥ（バイナリー構造のＤＯＥとも称する）のような多段階型の表面レリーフ・プロファイルを有するＤＯＥであってもよい。いくつかの実施形態では、表面レリーフ型ＤＯＥ格子１２０は、例えば、シリコン（Ｓｉ）と二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）との交互層、水素化ケイ素（Ｓｉ：Ｈ）と二酸化ケイ素との交互層等を含んでもよい。いくつかの実施態様では、表面レリーフ型ＤＯＥ格子１２０の層は、表面レリーフ型ＤＯＥ格子１２０のエッチングされた領域および表面レリーフＤＯＥ格子１２０のエッチングされていない領域に反射防止機能を付与するように構成してもよい。いくつかの実施態様において、表面レリーフ型ＤＯＥ格子１２０の層（例えば、二酸化ケイ素層）は、表面レリーフ型ＤＯＥ格子１２０の製造中にエッチングストップ機能を付与してもよい。いくつかの実施態様において、入射平面波１１０は、約８００ナノメートル（ｎｍ）～約１１００ナノメートル（ｎｍ）の範囲の波長、約８００ｎｍ～約１０００ｎｍの範囲の波長、約８３０ｎｍ～約１０００ｎｍの範囲の波長、約８５０ｎｍ～約１０００ｎｍの範囲の波長、約９１５ｎｍ～約１０００ｎｍの範囲の波長、約９４０ｎｍ～約１０００ｎｍ等の範囲の波長を有してもよい。表面型レリーフＤＯＥ格子１２０に関する更なる詳細は、本明細書に記載されている。

【0013】

図１において更に示すように、表面レリーフ型ＤＯＥ格子１２０は、入射平面波１１０を回折して、波面１３０（例えば、入射平面波１１０の回折次数）を焦点レンズ１４０の方に指向させる。焦点レンズ１４０は、焦平面１６０から焦点距離１５０離間している。いくつかの実施態様において、実施例１００は、身振り認識システムに使用され、そして、焦平面１６０は、身振り認識の対象体であってもよい。あるいは、焦平面１６０は、目標体（例えば、モーションセンシングシステムに対する目標体）またはコミニケイション対象体（例えば、光学コミュニケーションシステムに対する対象体）などであってもよい。

【0014】

図１において更に示すように、波面１３０の向きを変えて波面１７０を形成する焦点レンズ１４０に基づいて、複数のスポットアレイパターンが焦平面１６０に形成されうるように、波面１７０が焦平面１６０の方に指向される。いくつかの実施形態では、表面リリーフ型ＤＯＥ格子１２０を使用して、１次元のスポットアレイを作製してもよい。いくつかの実施形態では、表面リリーフ型ＤＯＥ格子１２０を使用して、２次元のスポットアレイを作製してもよい。このようにして、表面リリーフ型ＤＯＥ格子は、スポットアレイ照明として使用され、入射平面波１１０からスポットアレイを焦平面１６０に作製し、これにより身振り認識システム、モーションセンシングシステムおよび光学コミュニケーションシステム等の実現を可能にする。

【0015】

上記したように、図１は、単なる例示として供されるものである。他の例も可能であり、また図１に関して記載されている内容と異なってもよい。

【0016】

図２Ａおよび２Ｂは、それぞれＤＯＥに関連する特徴に付随するダイアグラム２００および２５０である。図２Ａおよびダイアグラム２００によって示すように、連続型のレリーフ・プロファイルは、一連の不連続な段階に量子化（細分化）されうるため、フォトリソグラフィーおよび／またはエッチング処理を用いてＤＯＥを製造することが可能となる。

【0017】

図２Ａおよび参照番号２０２により更に示すように、連続型のレリーフ・プロファイルは、約１００％の回折効率（１次構造の場合）を伴うことができ、第２のピッチ位置ｄｘから第１のピッチ位置０に対して、２πの位相遅延が連続的に増加するよう施してもよい。参照番号２０４により示すように、前記連続型のレリーフ・プロファイルを、２段階型のレリーフ・プロファイル（バイナリー構造レリーフ・プロファイルとも称する）に近似してもよい。前記２段階型のバイナリー構造レリーフ・プロファイルは、約４０．５％の回折効率（１次構造の場合）を伴うことができ、ピッチ位置０からピッチ位置０．５ｄｘまでの領域であるＤＯＥの第１領域に対する、ピッチ位置０．５ｄｘからピッチ位置ｄｘまでの領域であるＤＯＥの第２領域でπの位相遅延を付与してもよい。

【0018】

図２Ａおよび参照番号２０６により更に示すように、前記連続型のレリーフ・プロファイルを、４段階型のレリーフ・プロファイルに近似してもよい。当該４段階型のレリーフ・プロファイルは、約８１％の回折効率（１次構造の場合）を伴うことができ、０から０．２５ｄｘまでの領域であるＤＯＥの第１領域に対する、ピッチ位置０．２５ｄｘからピッチ位置０．５ｄｘまでの領域であるＤＯＥの第２領域でπ／２の位相遅延を付与してもよく、前記ＤＯＥの第１領域に対する、ピッチ位置０．５ｄｘからピッチ位置０．７５ｄｘまでの領域であるＤＯＥの第３領域でπの位相遅延を付与してもよく、さらには、前記ＤＯＥの第１領域に対する、ピッチ位置０．７５ｄｘからピッチ位置ｄｘまでの領域であるＤＯＥの第４領域で３π／２の位相遅延を付与してもよい。

【0019】

図２Ａおよび参照番号２０８により更に示すように、前記連続型のレリーフ・プロファイルを、８段階型のレリーフ・プロファイルに近似してもよい。当該８段階型のレリーフ・プロファイルは、約９５％の回折効率（１次構造）を伴うことができ、ＤＯＥの各領域（例えば、０から０．１２５ｄｘまでのＤＯＥの第１領域に対して、０．１２５ｄｘから０．２５ｄｘまでの第２領域でπ／４、０．２５ｄｘから０．３７５ｄｘまでの第３領域でπ／２、０．３７５ｄｘから０．５ｄｘまでの第４領域で３π／４など）でそれぞれπ／４ずつ位相遅延を付与してもよい。いくつかの実施形態では、別の回折効率を備えた別の構成を用いてもよい。例えば、２次、４次、１０次、１００次、１０００次等の回折光を用いた構造を使用することで、１次光構造に対して回折効率を向上させることができる。＋／－１００次などの場合、約６５％～約８０％の回折効率を２段階型のレリーフ・プロファイルで達成されうる。

【0020】

図２Ｂおよびダイアグラム２５０により更に示すように、２段階型のレリーフ・プロファイルは、エッチングされていない領域２５２およびエッチングされた領域２５４を複数備えたＤＯＥに使用されてもよい。いくつかの実施形態では、エッチングされていない領域２５２は、エッチングされた領域２５４に対してπ位相遅延を伴っている。いくつかの実施形態では、エッチングされていない領域２５２は、空気界面に対するシリコン（Ｓｉ）として薄膜屈折率ｎ_ｔｆを伴っている。いくつかの実施形態では、エッチングされた領域２５４は、位相遅延を伴っていない。換言すると、エッチングされていない領域２５２は、エッチングされた領域２５４に対してπ位相遅延が付随されている。いくつかの実施形態では、エッチングされた領域２５４は、空気界面に対する基板（例えば、シリコン）として薄膜屈折率ｎ_ａｉｒを伴っている。いくつかの実施形態では、エッチングされた領域２５４およびエッチングされていない領域２５２のそれぞれのグループは一体化して、幅ｄｘを伴ってもよく、さらにＤＯＥは、全幅Ｎ＊ｄｘを伴ってもよい、前記式中Ｎは、エッチングされた領域２５４およびエッチングされていない領域２５２のそれぞれのグループの総数を表わす整数値（例えば、１、２、３、４、５など）である。

【0021】

上記したように、図２Ａおよび図２Ｂは、単なる例示として供されるものである。他の例も可能であり、図２Ａおよび図２Ｂに関して記載されている内容と異なってもよい。

【0022】

図３Ａおよび３Ｂは、それぞれＤＯＥに関する特徴に付随するダイアグラムである。図３Ａが示すＤＯＥ３００は、π位相遅延を付与するように構成される、図２Ｂにおける２段階型のレリーフ・プロファイルのＤＯＥに対応する。

【0023】

図３Ａに示すように、ＤＯＥ３００は、基板３０５を含んでもよい。いくつかの実施形態では、基板３０５は、ガラス基板、溶融シリカ基板等であってもよい。例えば、基板３０５が、厚さ約２００ミリメートル、屈折率ｎ_ｓｕｂが１．４５の溶融シリカ基板でもよい。いくつかの実施形態では、反射防止被膜３１０が基板３０５の表面に堆積されていてもよい。例えば、図３Ａに示すように、一組のシリコンおよび二酸化ケイ素の交互層が基板表面上に堆積され、かつ本明細書で記載するようにレリーフ・プロファイルを形成してパターン化されていてもよく、そして反射防止被膜３１０が基板３０５の底表面を被覆してもよい。

【0024】

図３Ａにおいて更に示すように、一組のシリコン層３１５および一組の二酸化ケイ素層３２０は、基板３０５の表面上に堆積されてもよい。例えば、シリコン層３１５－１は、基板３０５上に堆積され、そして二酸化ケイ素層３２０－１が、シリコン層３１５－１上に堆積されてもよい。シリコン層３１５－１および二酸化ケイ素層３２０－１は、一対の整合層３２５－１を形成してもよい。同様に、シリコン層３１５－２は二酸化ケイ素層３２０－２上に堆積されてもよく、そして一対の整合層３２５－２を形成してもよい。図３Ａに示したように、シリコン層３１５－３は、整合層３２５－１および整合層３２５－２との間に堆積されてもよい。

【0025】

いくつかの実施形態では、整合層３２５－１および整合層３２５－２は、ＤＯＥ３００の透過度を上げる目的で反射防止被膜を形成してもよい。いくつかの実施形態では、ＤＯＥは、空気界面に露出されてもよい。例えば、ＤＯＥ３００の第１表面（例えば、整合層３２５－１の表面および整合層３２５－２の表面）およびＤＯＥ３００の第２表面（例えば、反射防止被膜３１０の表面）は、屈折率ｎ_ａｉｒ １．０の空気界面に露出されてもよい。レリーフ深さｈは、以下の式に基づき算出することができる。

【数1】

上記式中、λ_０は、ＤＯＥ３００などのＤＯＥ用の基準の照明波長である。レリーフ深さを低減する目的で、シリコンなどの比較的高屈折率の材料を選択してもよく、いくつかの実施形態では、レリーフ深さｈが、約０．５マイクロメートル（μｍ）のエッチング（例えば、エッチング３３０）であるという結果に帰着しうる。いくつかの実施形態では、前記レリーフ深さは、約λ／４から約λ／２の間であってよく、前記λは、特定の位相遅延が生じうる特定波長、例えば約９４０ｎｍ、８４０～９４０ｎｍの間の波長などを表わし、例えば、π位相遅延の場合は、有効屈折率が２．０から３．０の間、特に、有効屈折率が２．２等で生じる。いくつかの実施形態では、層は、ＤＯＥ３００の透過率を上げるために屈折率と適応させてもよい。例えば、３．５と１．４５とのそれぞれの屈折率が、３．１～３．９の間の閾値量および１．４～１．５の間の閾値量のそれぞれの閾値量内にあることを基に、シリコン層３１５および二酸化ケイ素層３２０を選択してもよい。このように、他のＤＯＥと比較してレリーフ深さが低減することを踏まえると、本明細書に記載した実施形態は、製造公差の改善を可能にするものである。

【0026】

図３Ｂおよびダイアグラム３５０により示すように、約２．０の屈折率を示しうる、五酸化タンタルおよびシリコンナイトライドなどの薄膜被覆材料を他の材料として選択してもよい。ダイアグラム３５０で更に示すように、ＤＯＥ３００の層へのシリコン薄膜の使用を踏まえると、２段階型、４段階型、８段階型または連続型におけるそれぞれのレリーフ・プロファイルのレリーフ深さは、他の材料選定と比較して低減されている。例えば、公称照明波長１５５０ｎｍでの２段階型のレリーフ・プロファイルにおけるπ位相遅延については、二酸化ケイ素は約１．５５μｍのレリーフ深さと関連付けられてよく、五酸化タンタルおよびシリコンナイトライドは、約０．７８μｍのレリーフ深さと関連付けられてよく、さらにシリコンは、約０．３１μｍのレリーフ深さと関連付けられてよい。

【0027】

上記したように、図３Ａおよび図３Ｂは、単なる例示として供されるものである。他の例も可能であり、図３Ａおよび図３Ｂに関して記載されている内容と異なってもよい。

【0028】

図４Ａ～４Ｃは、それぞれＤＯＥ４００／４００’／４００’’の実施例を示すダイアグラムである。図４Ａが示すＤＯＥ４００は、基板４０５、反射防止被膜４１０、一対のシリコン層４１５－１～４１５－３、および一組の二酸化ケイ素層４２０－１～４２０－２を含む。

【0029】

図４Ａおよび参照番号４２５により更に示すように、二酸化ケイ素層４２０－１は、π位相遅延を形成するためのエッチングを可能にするエッチングストップ層であってもよい。例えば、エッチング法は、未エッチング積層体４３０－１および４３０－２がエッチングされない状態のまま残るように行われてもよく、また、当該エッチング法は、エッチング積層体４３５－１および４３５－２が、閾エッチング深さ４４０までエッチングされて、エッチング積層体４３５－１および４３５－２と、未エッチング積層体４３０－１および４３０－２との間にπ位相遅延を付与するように行われてもよい。いくつかの実施形態では、複数のツールを用いた多段階型エッチング法により、ＤＯＥ４００にエッチングを施してもよい。例えば、ＤＯＥ４００は、エッチングストップとして二酸化ケイ素層付きの第１シリコンエッチング、エッチングストップとしてシリコン層付きの第１二酸化ケイ素エッチング、およびエッチングストップとしてその他の二酸化ケイ素層付きの第２シリコンエッチング（例えば、反応性イオン（ＤＲＩＥ）エッチングツールを用いる）などを用いて製造されてもよい。

【0030】

いくつかの実施形態では、ＤＯＥ４００の層は、一組の反射防止構造体を形成してもよい。例えば、層４２０－１および４１５－１は、特定の波長範囲に対する第１反射防止構造体を形成してもよく、また層４１５－２および４２０－２は、前記特定の波長範囲に対する第２反射防止構造を形成してもよく、それにより２段階型のレリーフ・プロフィールを形成するものである。あるいは、層４１５－２は、第２反射防止構造体を形成してもよい。前記第２反射防止構造体は、前記第１反射防止構造体（例えば、未エッチング積層体４３０上）の上に形成されてもよく、かつ前記第１反射防止構造体（例えば、層４２０－１）は、前記第２反射防止構造体を形成するためのエッチングに対するエッチングストップ層であってもよい。いくつかの実施形態では、層４１５－３、層４１５－３および層４２０－２の両方の層等の少なくとも１つの層が、第１反射防止構造体および第２反射防止構造体の間に存在してもよい。このように、エッチングされた領域への配置交替は、ＤＯＥの透過性を変更しない限りＤＯＥ４００の特性を変えるよう施されてもよい。いくつかの実施形態では、第１反射防止構造体および第２反射防止構造体は、別の層として分離しなくてもよい。いくつかの実施形態では、層４１５－３が、その他の機能をＤＯＥ４００に付与してもよく、また当該その他の機能として、特定の位相遅延（例えば、π位相遅延）および反射防止機能をＤＯＥ４００対してさらに付与してもよい。いくつかの実施形態では、全体として、ＤＯＥ４００の反射防止構造体がＤＯＥを形成するものである。

【0031】

いくつかの実施形態では、それぞれの層が、特定の厚さになるよう関連づけられてもよい。例えば、層１（例えば、シリコン層４１５－１）が約２０９ナノメートル（ｎｍ）の厚さになるよう関連づけられていてもよく；層２（例えば、シリコン層４２０－１）が１６２ナノメートル（ｎｍ）の厚さになるよう関連づけられていてもよく；層３（例えば、シリコン層４１５－３）が、２３８ナノメートル（ｎｍ）の厚さになるようここでは関連づけられていてもよく、層４（例えば、シリコン層４２０－２）が、２５４ナノメートル（ｎｍ）の厚さになるようここでは関連づけられていてもよく、および層５（例えば、シリコン層４１５－２）が、２０ナノメートル（ｎｍ）の厚さになるようここでは関連づけられていてもよい。いくつかの実施形態では、ＤＯＥ４００が、特定のピッチ４４５（区切りとも称する）であるｄｘと関連づけられていてもよい。例えば、ピッチ４４５は、約１ミクロンから約１０００ミクロンであってもよい。いくつかの実施形態では、キャッピング層が、５番目の層（例えば、別の二酸化ケイ素層）上に形成されてもよく、当該５番目の層は、基板４０５を含むウエハを切断する間に、ロバスト性を改良してもよい。

【0032】

いくつかの実施形態では、前記反射防止構造体が反射防止機能を付与する特定波長において特定の位相遅延（例えば、π位相遅延）を引き起こすように、ＤＯＥ４００の層の厚さ、ピッチ４４５の大きさ、反射防止構造体および／またはその前記層等の屈折率を選択してもよい。例えば、前記第１反射防止構造体が、第１の（有効）屈折率１．５になるように関連づけられてもよく、前記第２反射防止構造体が、第２の（有効）屈折率３．５になるように関連づけられてもよく、さらには前記第１反射防止構造体および前記第２反射防止構造体（例えば、層４１５－３）の間に存在する一組の層が、第３の（有効）屈折率３．５になるように関連づけられてもよい。あるいは、前記特定波長は、約１５４０ｎｍおよび１５６０ｎｍの間の波長範囲を含んでもよい。参照番号４５０により示されるように、基板４０５の第１側に入射光が照射されることに基づいて、一連の回折光の次数（回折光の次数 －２、－１、０、１、２など）がＤＯＥ４００により付与される。

【0033】

図４Ｂにおいて示すように、ＤＯＥ４００’は、基板４０５の第１側上に形成された第１回折光学素子および基板４０５の第２側上に形成された第２回折光学素子を含む。それぞれの回折光学素子は、一組のシリコン層４１５－１～４１５－３および一組の二酸化ケイ素層４２９－１～４２０－２を含む。参照番号４５５－１および４５５－２に示すように、入射光がＤＯＥ４００’に照射されることによって、第２回折光学素子は、第１組の回折光強度次数を、基板４０５を介して第１回折光学素子へ指向させ、そして前記第１回折光学素子は、ＤＯＥ４００’から第２組の回折光強度次数を付与されようにする。このように、基板４０５が第１回折光学素子および第２回折光学素子の配置を維持することによって、自由空間光学系またはピック・アンド・プレイス器を使用するといった別の技術と比べて、配置維持における困難性が低減される。

【0034】

図４Ｃに示すように、ＤＯＥ４００’’は、基板４０５表面上に形成された第１反射防止構造体および前記第１反射防止構造体の一部の表面上に形成された第２反射防止構造体を含む（前記第１反射防止構造体および前記第２反射防止構造体との間に形成される１以上の層は除く）。例えば、前記第１反射防止構造体および前記第２反射防止構造体は、特定の波長、例えば、９３０ｎｍと９５０ｎｍとの間の波長範囲に対する反射防止機能を付与してもよく、さらには、特定の位相遅延、例えばπ位相遅延を当該特定波長において付与してもよい。いくつかの実施形態では、ＤＯＥ４００’’の層は、特定の厚さに関連づけられてもよい。例えば、層１は、約１２１ｎｍの厚さに関連付けられてもよく、層２は、約１０７ｎｍの厚さに関連付けられてもよく、層３は、約１３０ｎｍの厚さに関連付けられてもよく、層４は、約２５８ｎｍ等の厚さに関連付けられてもよい。

【0035】

本明細書に記載された実施例のいくつかは、４層または５層などの特定の層数の観点について記載されているが、例えば、６層（例えば、シリコン／二酸化ケイ素層の交互の６層）、７層、１０層、２０層などの他の層数であっても実施可能である。

【0036】

上記で説明したように、図４Ａ～４Ｃで表わす実施形態は、単なる例示として供されるものである。他の例でも実施可能であり、図４Ａ～４Ｃに関して記載されている内容と異なってもよい。

【0037】

図５は、ＤＯＥを構成するための例示的な工程５００のフローチャートである。いくつかの実施形態では、図５に示す１以上の工程ブロックがクライアント装置によって実行されてもよい。いくつかの実施形態では、図５に示す１以上の工程ブロックが別の装置、またはサーバーデバイスなどのクライアントデバイスを含む、もしくは別のデバイス群によって実行されてもよい。図６Ａおよび６Ｂは、図５に示す例示的な工程５００に関する実施例６００のダイアグラムである。

【0038】

図５に示すように、工程５００は、積層体用の材料を決定するステップを含んでもよい（ブロック５０５）。例えば、クライアント装置は、積層体用の材料を決定してもよい。いくつかの実施形態では、クライアント装置は、積層体用の材料を識別する入力データを受け取るようにしてもよい。例えば、ＤＯＥの設計中、設計者は、一連の設計基準に基づいて１組の被膜材料を選択してもよい。いくつかの実施形態では、被膜材料の集合には、シリコン、水素化シリコン、二酸化ケイ素、五酸化タンタル、シリコンナイトライド、これらの組み合わせなどを含んでもよい。いくつかの実施形態では、設計基準の集合には、ＤＯＥの波長範囲、材料の屈折率、材料の透過率などを含んでもよい。いくつかの実施形態では、積層体は多層積層体であってもよい。例えば、図６Ａに示すように、積層体は、溶融シリカ基板、ガラス基板などの上に堆積された、シリコンと二酸化ケイ素との交互薄膜の５層の積層体であってもよい。

【0039】

図５において更に示されるように、工程５００は、積層体のパターン化されていない薄膜領域に対する反射率を決定するステップ（ブロック５１０）を含んでもよい。例えば、クライアント装置は、積層体のパターン化されていない薄膜領域の反射率を決定してもよい。いくつかの実施形態では、クライアント装置は、第１の領域および第２の領域の反射率を識別する入力データを受け取ってもよい。図６Ａの参照番号６０５によって示されるように、例えば、設計者は、基板およびシリコンと二酸化ケイ素との交互の薄膜層の第１対を含む積層体の第１の領域に対する反射率を決定してもよい。この第１の領域を、ＡＲ０と称してもよい。この場合、図６Ａの参照番号６１０によって示されるように、設計者は、基板、シリコンと二酸化ケイ素との交互の薄膜層の第１対、シリコン薄膜層、およびシリコンと二酸化ケイ素との交互の薄膜層の第２対を含む積層体の第２の領域に対する反射率を決定してもよい。この第２の領域を、ＡＲπと称してもよい。別々のパターン化されていない積層体としてのＡＲ０およびＡＲπに基づいて、反射率、透過度、および位相遅延は、ＡＲ０およびＡＲπそれぞれに対して薄膜理論を用いることで求められ、これにより、回折理論を用いて行われた最適化計算と比べて改善された効率と共に全体の最適化の使用が可能になる。この方法であれば、ＤＯＥに適する構成を最適化するためにクライアント装置を使った計算資源の稼働率は、他の技術と比較して低減されうる。

【0040】

図５において更に示すように、工程５００は、積層体の領域に対する反射率を最小限化するための関数を定義するステップ（ブロック５１５）を含んでもよい。例えば、クライアント装置は、積層体の領域に対する反射率を最小限化するための関数を定義するステップを含んでもよい。いくつかの実施形態では、前記関数は、メリット関数、コスト関数などであってもよい。例えば、クライアント装置は、関数を識別する入力データを受け取ってもよく、当該関数を最適化（例えば、最小化）することにより、ＡＲ０とＡＲπとの間に維持されるπ位相遅延を備えた積層体の領域に対する反射率が減少する結果となりうる。この方法であれば、クライアント装置は、特定の波長範囲に対する閾値レベルに至るまでの透過度、例えば、少なくとも約８０％、約９０％、約９５％、約９９％などの透過度を改善することができる。

【0041】

図５において更に示すように、工程５００は、厚さを最適化するための層を選択するステップ（ブロック５２０）を含んでもよい。例えば、クライアント装置は、厚さを最適化するための層を選択するステップを含んでもよい。いくつかの実施形態では、クライアント装置は、少なくとも１つの層を識別する入力データを受け取ってもよい。例えば、設計者は、図６Ａ（例えば、整合層１および２と、整合層４および整合層５との間に挟まれたシリコン層）に示す層３の厚さを最適化することを選択してもよく、また、層１、２、４、５に関する厚さを特定して、層３の厚さに関するＤＯＥの反射率の最適化を可能にしてもよい。いくつかの実施形態では、層の厚さは、以下の一連の式に基づいて求めることができる。

【数2】

上記式中、Δφは、選択された位相遅延（例えば、π）を表わし、κは、一定値（例えば、層３の）を表わし、ｈ_ｉは、層ｉのレリーフ深さを表わし、ｎ_ｉは、層ｉの屈折率を表わし、さらに、λ_０は、ＤＯＥの公称照明波長を表わす。このようにして、クライアント装置は、ＤＯＥの他の層の厚さに基づいて選択された位相遅延を得るために、例えば、層３の厚さを計算することができる。

【0042】

図５において更に示すように、工程５００は、最適化のため層の厚さを選択するステップ（ブロック５２５）を含んでもよい。例えば、クライアント装置は、最適化のため層の厚さを選択するステップを含んでもよい。いくつかの実施形態では、クライアント装置は、ランダムに厚さを選択してもよい。例えば、クライアント装置は、ランダムに選択する方法を用いて、層１、２、４、および５に関する層の厚さを選択し、層３の層厚の決定が可能となるようにしてもよい。いくつかの実施形態では、クライアント装置は、最適化法により厚さを選択するなどの非ランダムに選択する方法を用いてもよい。

【0043】

図５において更に示すように、工程５００は、最適化法を適用するステップ（ブロック５３０）を含んでもよい。例えば、クライアント装置は、最適化法を適用するステップを含んでもよい。いくつかの実施形態では、クライアント装置は、ＤＯＥの反射率を最適化するための模擬アニーリングを用いてもよい。例えば、クライアント装置は、模擬アニーリング法および最急降下アルゴリズム法を行って、反射率が最適化（例えば、最小化）されるように層厚を構成するためのコスト関数を最適化してもよい。いくつかの実施形態では、クライアント装置は、閾値基準（例えば、５０％超の透過性、８０％超の透過性、９０％超の透過性、９５％超の透過性、９９％超の透過性、９９．５％超の透過性などの透過性の閾値レベルが算出される）が満たされるまで最適化法を行ってもよい。

【0044】

図５において更に示すように、工程５００は、最適化法の結果の構成を解析するステップ（ブロック５３５）を含んでもよい。例えば、クライアント装置は、ＤＯＥに関する遷移点を決定して表面レリーフ・プロファイルを決定してもよい。図６Ａおよび参照番号６１５に示すように、最適化の結果は、ＤＯＥに対して最適化された特性を識別してもよい。いくつかの実施形態では、クライアント装置は、偶数次数およびゼロ次数が抑制された構成（偶数次数欠落（ＥＯＭ）構成とも称されうる）を分析してもよい。例えば、図６Ａおよび図６Ｂに関して示されるように、クライアント装置は、回折理論解析を決定して、１×４スポットアレイ発生器に関するＤＯＥへのレリーフ・プロファイルを決定してもよい。この場合、ＤＯＥは、一連の遷移点６２５を備える区切り６２０に関するレリーフ・プロファイルを含む。例えば、遷移点６２５－１は、０ｄｘに配置されてよく、遷移点６２５－２は、０．０５４ｄｘに配置されてよく、遷移点６２５－３は、０．２７７ｄｘに配置されてよく、遷移点６２５－４は０．５ｄｘに配置されてよく、ここでｄｘは区切り６２０の幅を表わす。いくつかの実施態様では、クライアント装置は、ＤＯＥを含むスポットアレイ照明器の構成に基づいて、遷移点を識別する情報を受け取ってもよい。いくつかの実施形態では、クライアント装置は、スポットアレイ照明器の構成に基づいて遷移点を自動的に決定してもよい。図６Ａおよび図６Ｂに関して更に示されるように、各遷移点は、レリーフ深さ最小値とレリーフ深さ最大値との間の遷移、および、位相遅延の最小値（０）と位相遅延の最大値（π）との間の遷移に対応する。

【0045】

いくつかの実施形態では、クライアント装置は、電磁気回折理論解析を実行してもよい。例えば、クライアント装置は、ビームの横電界（ＴＥ）偏光部分と、ビームの横磁界（ＴＭ）偏光部分の回折効率を決定してもよい。第１の閾値（すなわち、連続型のレリーフ・プロファイルの回折効率の第１の閾値より大きくまたは第１の閾値であり、例えば、１０％以内、５％以内、２％以内などの閾値内）を満たすＴＥ偏光およびＴＭ偏光に関する回折効率に基づいて、および第２の閾値（すなわち、第２の閾値未満であり、例えば、１０％未満、５％未満、２％未満など）を満たす０次の回折効率に基づいて、
クライアント装置は、ＤＯＥに関する構成が一連の設計基準を満たしていると判断してもよい。

【0046】

図５において更に示されるように、工程５００は、出力データを提供するステップ（ブロック５４０）を含んでもよい。例えば、クライアント装置は、ＤＯＥの製造を可能にするために、ＤＯＥに関する構成（例えば、レリーフ・プロファイル）を識別する出力データを提供してもよい。いくつかの実施形態では、クライアント装置は、構成を識別する前記出力データを格納し、ＤＯＥ等の製造を起動するために前記ＤＯＥに関する構成を識別する前記出力データをサーバ装置に提供してもよい。

【0047】

図５は、工程５００の例示的なブロックを示しており、いくつかの実施形態では、工程５００は、図５に示されたものと比べて、追加したブロック、より少ないブロック、異なるブロック、または異なるように改変したブロックを含んでもよい。あるいは、工程５００のブロックのうちの２つ以上が並行して実行されてもよい。上記に示したように、図６Ａおよび図６Ｂは、単なる一例として提示されたものである。他の例も可能であり、図６Ａおよび図６Ｂに関して記載した内容と異なっていてもよい。

【0048】

図７は、ＤＯＥを製造するための例示的な工程７００のフローチャートである。図８Ａおよび図８Ｂは、図７に示される例示的な工程７００と対比した実施例８００を示すダイアグラムである。

【0049】

図７に示すように、工程７００は、基板上に一組の層を堆積するステップ（ブロック７１０）を含んでもよい。例えば、図８Ａおよび参照番号８１０に関して示されるように、一組のシリコン層および二酸化ケイ素層のような複数の薄膜が、ガラス基板または溶融シリカ基板などの基板上に堆積されて、特定の波長に対する第１反射防止構造体および特定の波長に対する第２反射防止構造体を堆積させてもよい。いくつかの実施形態では、一組の層は、基板上に堆積された、シリコンおよび二酸化ケイ素層の第１対、シリコン層、およびシリコン層および二酸化ケイ素層の第２対を含んでもよい。いくつかの実施形態では、反射防止被膜と、シリコンおよび二酸化ケイ素が交互する層との間に基板が配置されるように、前記基板の別の表面上に反射防止被膜が堆積されてもよい。いくつかの実施形態では、反射防止構造体は、基板の第１側および基板の第２側に堆積されてもよい。いくつかの実施形態では、少なくとも一つの層として、別の材料集合、例えば五酸化タンタル系材料、シリコンナイトライド系材料などを使用することができる。

【0050】

図７に更に示されるように、工程７００は、一組の層における層上にマスクを堆積するステップ（ブロック７２０）を含んでもよい。例えば、図８Ａおよび参照番号８２０に関して示されるように、マスク層がシリコン層を覆うように、マスク層は、シリコンおよび二酸化ケイ素層の第２対におけるシリコン層上に堆積されてもよい。いくつかの実施形態では、マスクに関する材料は、シリコンエッチングおよび二酸化ケイ素エッチングに対する閾選択性または閾抵抗性と関連するように選択されてもよい。

【0051】

図７において更に示されるように、工程７００は、マスクをパターン化するステップ（ブロック７３０）を含んでもよい。例えば、図８Ａおよび参照番号８３０に関して示されるように、マスク層は、ＤＯＥに関する構成に基づいてパターニングされてもよい。この場合、マスク層は、図４に関して、エッチングされていない積層体４３０に対応するＤＯＥの部分を覆うようにパターニングされ、そして、図４に関して、エッチングされた積層体４３５と対応するＤＯＥの部分を除去する。この場合、図５に関して本明細書で説明されるように、ＤＯＥを構成することを踏まえて、マスクのパターンが決定されてもよい。例えば、マスクは、ＤＯＥ対して決められた遷移点に基づいてパターニングされる。

【0052】

図７において更に示すように、工程７００は、マスクのパターニングに基づいたレリーフ・プロファイルを形成するために、層の一部をエッチングするステップ（ブロック７４０）を含んでもよい。例えば、図８Ｂおよび参照番号８４０に関して示されるように、パターニングされたマスクに被覆されていない層の組の一部は、シリコンエッチング、二酸化ケイ素エッチングなどを用いて除去されてもよい。この場合、レリーフ・プロファイルは、一組の層の一部に形成される。いくつかの実施形態では、エッチングは、層の全組よりも少なく除去されるように行われる。例えば、図４に関して、層３－５の部分を除去するためにエッチングが行われる。この場合、二酸化ケイ素（例えば、層２の二酸化ケイ素）は、ＤＯＥに対してエッチングストップ機能を発揮してもよい。

【0053】

図７にさらに示すように、工程７００は、マスクを除去するステップ（ブロック７５０）を含んでもよい。例えば、図８Ｂおよび参照番号８５０に関して示されるように、マスクは除去されてもよい。この場合、パターニングされた基板上に層の組を残すことにより、層の一部を除去したＤＯＥの部分と、層の一部を除去していないＤＯＥの部分との間にπ位相遅延が付与されるものである。

【0054】

図７に更に示されるように、工程７００は、マスクを除去することに基づいてウエハ仕上げを行うステップ（ブロック７６０）を含んでもよい。例えば、ＤＯＥを試験してもよく、ＤＯＥを複数の別個のＤＯＥ（例えば、複数のＤＯＥをパターン化したウエハが、複数の別個のＤＯＥに切断してもよい）に切断してもよく、さらには、ＤＯＥは、光デバイス内に包含させるようにパッケージングされてもよい。いくつかの実施形態では、ウエハは２００ミリメートル（ｍｍ）×０．７２５ｍｍのウエハであってもよい。

【0055】

この通り、シリカウエハをエッチングして表面レリーフ・プロファイルを生成するステップと、前記表面レリーフ・プロファイルを反射防止被膜などで被覆するステップと、を含む別の技術と比較すると、反射防止薄膜層がコーティングされたウエハを提供することによって、製造のための工程数が減少することになる。さらに、工程数を減らすことで、他の技術と比較してコスト、サプライチェーンの困難性などを低減することができる。

【0056】

図７は、工程７００の例示的なブロックを示しており、いくつかの実施形態では、工程７００は、図７に示されたものと比べて、追加したブロック、より少ないブロック、異なるブロック、または異なるように改変したブロックを含んでもよい。あるいは、工程７００のブロックのうちの２つ以上が並行して実行されてもよい。上記に示したように、図８Ａおよび図８Ｂは、単なる一例として提示されたものである。他の例も可能であり、図８Ａおよび図８Ｂに関して記載した内容と異なっていてもよい。

【0057】

この通り、２段階型のレリーフ・プロファイルにエッチングされたシリコン層（例えば、水素化シリコン層）と二酸化ケイ素層との交互層を含む薄膜積層体を備えたＤＯＥは、設計されおよび／または製造される。さらに、ＤＯＥの層は、反射防止特性、統合されたエッチングストップ特性などを付与するように設計されてもよい。さらに、設計は、ゼロ次の電力を制御することができる薄膜プロセス堆積を使用して実行されてもよい。いくつかの実施形態では、計算技術に基づく非回折理論を用いてＤＯＥを設計してもよく、それによりＤＯＥに関する設計を決定するための処理リソースを削減することができる。さらには、薄膜堆積技術およびエッチング技術を使用することに基づいて、ＤＯＥを製造するための製造工程の数を減らすことができ、それによって、ＤＯＥを製造するための他の技術に比べて時間およびコストを削減することができる。

【0058】

前述の開示は、例示および説明を提供するが、網羅的であること、または実施形態を開示された厳密な形態に限定することを意図するものではない。上記の開示に照らして、変更および変形が可能であり、または変更および変形は、実施形態の態様から取得されてもよい。

【0059】

いくつかの実施形態が、閾値に関連して本明細書で説明されている。本明細書で使用されるように、閾値を満たすことは、その値が、閾値より大きく、閾値より多く、閾値より高く、閾値以上であり、閾値未満であり、閾値より小さく、閾値より低い、閾値以下であり、または閾値と等しいなどである、ことを意味するものである。

【0060】

本明細書で説明されるシステムおよび／または方法は、異なる形態のハードウェア、ファームウェア、またはハードウェアとソフトウェアの組み合わせで実施され得ることが明らかであろう。これらのシステムおよび／または方法を実施形態するために使用される実際の特殊化された制御ハードウェアまたはソフトウェアコードは、実施形態を限定するものではない。したがって、システムおよび／または方法の動作および挙動は、特定のソフトウェアコードを参照することなく本明細書に記載されているが、本明細書の記載に基づいてシステムおよび／または方法を実施するようにソフトウェアおよびハードウェアを設計することができる。

【0061】

特許請求の範囲に記載し明細書中には、特徴の特定の組合せを説明しているとしても、これらの組合せは、可能な実現の開示を限定することは意図していない。実際に、これらの特徴の多数は、特許請求の範囲に具体的に記載していない、及び／または明細書中に具体的に開示していない方法で組み合わせることができる。以下に挙げる各従属請求項は１つの請求項のみに従属することがあるが、可能な実現の開示は、各従属請求項を特許請求の範囲中の他のあらゆる請求項と組み合わせたものを含む。

【0062】

本明細書中に用いる要素、動作、または命令は、明示的にそのように記載していなくても、重要または不可欠なものとして解釈するべきでない。また、本明細書中に用いる「１つの」等は、１つ以上の項目を含むことを意図しており、「１つ以上の」と互換的に用いることができる。さらに、本明細書中に用いる「集合」は、１つ以上の項目（例えば、関係する項目、無関係な項目、関係する項目と無関係な項目との組合せ）を含むことを意図しており、「１つ以上の」と互換的に用いることができる。１つ以上の項目を意図している場合、「１つの」または同様な文言を用いる。また、本明細書中に用いる「有する」、「有している」等は、制約のない語であることを意図している。さらに、「基づく」は、特に断りのない限り「部分的に基づく」ことを意味することを意図している。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3A】

【図3B】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図7】

【図8A】

【図8B】