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(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】2024-02-05
(45)【発行日】2024-02-14
(54)【発明の名称】エッチング改善
(51)【国際特許分類】
H01J 37/305 20060101AFI20240206BHJP
G02B 5/18 20060101ALI20240206BHJP
【ＦＩ】
H01J37/305 A
G02B5/18
【請求項の数】
18
(21)【出願番号】P 2022547193
(86)(22)【出願日】2021-01-12
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2023-03-30
(86)【国際出願番号】 US2021013086
(87)【国際公開番号】W WO2021158338
(87)【国際公開日】2021-08-12
【審査請求日】2022-10-03
(31)【優先権主張番号】62/971,811
(32)【優先日】2020-02-07
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【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】マイヤー ティマーマン タイセン， ラトガー
(72)【発明者】
【氏名】エヴァンズ， モーガン
(72)【発明者】
【氏名】ペプロスキー， モーリス エマーソン
(72)【発明者】
【氏名】オルソン， ジョセフ シー．
(72)【発明者】
【氏名】ソルディ， トーマス ジェームズ
【審査官】田中 秀直
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０１９／２３１５７６（ＷＯ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１６／０１１１２９４（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開昭６１－２４５４５２（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１６／００３５５３９（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１９／０２５８００８（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｊ ３７／００－３７／３６
Ｇ０２Ｂ ５／１８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１の期間中に、第１の基板の第１の平面にわたって配置された第１の材料をイオンビームに露光して、前記第１の材料に第１の複数の構造体を形成することであって、前記イオンビームが、前記第１の基板の面法線に対してイオンビーム角度θで前記第１の材料に方向付けられ、前記第１の基板が、前記第１の期間中において、前記イオンビームと、前記第１の複数の構造体の第１のベクトルとの間の回転角度が第１の回転角度φ１となるように位置付けされ、
前記第１のベクトルが、前記第１の複数の構造体が前記第１の平面にわたって延在する方向に対して直角をなし、
前記第１の期間中に、前記第１の材料が第１の方向に沿って漸次的に前記イオンビームに露光され、
前記第１の材料の前記イオンビームへの露光を前記第１の方向に沿って変動させることにより、前記第１の方向において前記第１の複数の構造体間に深さの変動が生じる、第１の複数の構造体を形成することと、
第２の期間中に、配置された前記第１の材料を前記イオンビームに露光して、前記第１の複数の構造体の少なくとも一部の深さを修正することであって、
前記基板が、前記第２の期間中において、前記イオンビームと、前記第１の複数の構造体の前記第１のベクトルとの間の回転角度が第２の回転角度φ２となるように位置付けされ、
前記第２の回転角度φ２が、第１の回転角度φ１の負の角である、前記第１の複数の構造体の少なくとも一部の深さを修正することと
を含む方法。
【請求項2】
前記第１の複数の構造体が、前記第１の基板の面法線に対して第１の傾斜角度θ１’を有するように形成され、前記第１の回転角度φ１が、式φ１＝ｃｏｓ－１（ｔａｎ（θ１’）／ｔａｎ（θ））によって選択され、
前記第１の複数の構造体の前記第１の傾斜角度θ１’を維持しながら、
前記第２の期間中に、前記第１の複数の構造体の深さが修正される、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記イオンビームを生成するために使用されるデューティサイクルが、前記第１の材料の種々のセクションに対して変動させられることにより、前記第１の材料が前記第１の方向に沿って漸次的に前記イオンビームに露光されるときに、前記第１の複数の構造体間に前記深さの変動が生じる、請求項１に記載の方法。
【請求項4】
前記イオンビームへの露光時間が、前記第１の材料の種々のセクションに対して変動させられることにより、前記第１の材料が前記第１の方向に沿って漸次的に前記イオンビームに露光されるときに、前記第１の複数の構造体間に前記深さの変動が生じる、請求項１に記載の方法。
【請求項5】
前記イオンビームを生成するために使用される電力が、前記第１の材料の種々のセクションに対して変動させられることにより、前記第１の材料が前記第１の方向に沿って漸次的に前記イオンビームに露光されるときに、前記第１の複数の構造体間に前記深さの変動が生じる、請求項１に記載の方法。
【請求項6】
前記第１の基板が、前記第１の回転角度φ１で基板支持体上に位置付けされる、請求項１に記載の方法。
【請求項7】
前記基板支持体から前記第１の基板を取り外すことと、前記基板支持体上に第２の基板を位置付けすることと、
前記第２の基板の第２の平面にわたって配置された第２の材料を前記イオンビームに露光して、前記第２の材料に第２の複数の構造体を形成することであって、前記イオンビームが、前記イオンビーム角度θで前記第２の材料に方向付けられる、前記第２の材料に第２の複数の構造体を形成することと
をさらに含み、
前記第２の基板が、前記イオンビームと、前記第２の複数の構造体の第２のベクトルとの間の回転角度が第３の回転角度φ３となるように位置付けされ、
前記第２のベクトルが、前記第２の複数の構造体が前記第２の平面にわたって延在する方向に対して直角をなし、
前記第２の基板を前記第３の回転角度φ３に位置付けすることは、前記基板支持体を、前記第１の複数の構造体が前記第１の基板上に形成されたときの前記基板支持体の向きに対して回転させることを含む、
請求項６に記載の方法。
【請求項8】
前記第２の材料が、前記第１の方向に沿って漸次的に前記イオンビームに露光され、前記第２の材料の前記イオンビームへの露光が、前記第１の方向に沿って変動させられることにより、前記第１の方向において前記第２の複数の構造体間に深さの変動が生じる、請求項７に記載の方法。
【請求項9】
前記イオンビームを生成するために使用されるデューティサイクルが、前記第２の材料の種々のセクションに対して変動させられることにより、前記第２の材料が前記第１の方向に沿って漸次的に前記イオンビームに露光されるときに、前記第２の複数の構造体に前記深さの変動が生じる、請求項８に記載の方法。
【請求項10】
前記第２の複数の構造体が、前記第２の基板の面法線に対して第２の傾斜角度θ２’を有するように形成され、前記第３の回転角度φ３が、式φ３＝ｃｏｓ－１（ｔａｎ（θ２’）／ｔａｎ（θ））によって選択される、請求項７に記載の方法。
【請求項11】
第１の期間中に、基板の第１の平面にわたって配置された第１の材料をイオンビームに露光して、前記第１の材料に第１の複数の構造体を形成することであって、前記イオンビームが、前記基板の面法線に対してイオンビーム角度θで前記第１の材料に方向付けられ、前記基板が、前記第１の期間中において、前記イオンビームと、前記第１の複数の構造体の第１のベクトルとの間の回転角度が第１の回転角度φ１となるように位置付けされ、前記第１のベクトルが、前記第１の複数の構造体が前記第１の平面にわたって延在する方向に対して直角をなす、前記第１の材料に第１の複数の構造体を形成することと、第２の期間中に、配置された前記第１の材料を前記イオンビームに露光して、前記第１の複数の構造体の少なくとも一部の深さを修正することと
を含み、
前記基板が、前記第２の期間中において、前記イオンビームと、前記第１の複数の構造体の前記第１のベクトルとの間の回転角度が第２の回転角度φ２となるように位置付けされ、
前記第２の回転角度φ２が、前記第１の回転角度φ１の負の角である、方法。
【請求項12】
前記第１の期間中に、前記第１の材料の第１のセクションが前記イオンビームに露光され、前記第２の期間中に、前記第１の材料の第２のセクションが前記イオンビームに露光され、
前記第２のセクションが、前記第１の期間中に前記イオンビームに露光されなかった少なくとも一部を含み、
前記第１のセクション及び前記第２のセクションが、共通の部分を共有する、請求項１１に記載の方法。
【請求項13】
前記第１の期間中に、前記第１の材料が第１の方向に沿って漸次的に前記イオンビームに露光され、前記第１の期間中に、前記第１の材料の前記イオンビームへの露光が、前記第１の方向に沿って変動させられることにより、前記第１の方向において前記第１の複数の構造体間に深さの変動が生じる、請求項１１に記載の方法。
【請求項14】
前記第２の期間中に、前記第１の材料が、前記第１の方向に沿って漸次的に前記イオンビームに露光され、前記第２の期間中に、前記第１の材料の前記イオンビームへの露光が、前記第１の方向に沿って変動させられることにより、前記第１の方向において前記第１の複数の構造体間に修正された深さの変動が生じる、請求項１３に記載の方法。
【請求項15】
前記第１の複数の構造体が、前記第１の期間中に、前記基板の面法線に対して第１の傾斜角度θ１’を有するように形成され、前記第１の回転角度φ１が、式φ１＝ｃｏｓ－１（ｔａｎ（θ１’）／ｔａｎ（θ））によって選択され、
前記第１の複数の構造体を露光することは、前記第１の複数の構造体の前記第１の傾斜角度θ１’を維持しながら、前記第２の期間中に、前記第１の複数の構造体の少なくとも一部の深さを修正する、請求項１１に記載の方法。
【請求項16】
前記イオンビームを生成するために使用されるデューティサイクルが、前記第１の期間中に第１のプロファイルに従って変動させられ、前記イオンビームを生成するために使用される前記デューティサイクルが、前記第２の期間中に第２のプロファイルに従って変動させられる、請求項１１に記載の方法。
【請求項17】
第１の期間中に、基板の第１の平面にわたって配置された第１の材料をイオンビームに露光して、前記第１の材料に第１の複数の構造体を形成することであって、前記イオンビームが、前記基板の面法線に対してイオンビーム角度θで前記第１の材料に方向付けられ、前記基板が、前記第１の期間中において、前記イオンビームと、前記第１の複数の構造体の第１のベクトルとの間の回転角度が第１の回転角度φ１となるように位置付けされ、
前記第１のベクトルが、前記第１の複数の構造体が前記第１の平面にわたって延在する方向に対して直角をなし、
前記第１の複数の構造体が、前記第１の期間中に、前記基板の面法線に対して第１の傾斜角度θ１’を有するように形成され、
前記第１の回転角度φ１が、式φ１＝ｃｏｓ－１（ｔａｎ（θ１’）／ｔａｎ（θ））によって選択される、前記第１の材料に第１の複数の構造体を形成することと、
第２の期間中に、前記第１の材料を前記イオンビームに露光して、前記第１の複数の構造体の少なくとも一部の深さを修正することであって、前記基板が、前記第２の期間中において、前記イオンビームと、前記第１の複数の構造体の前記第１のベクトルとの間の回転角度が第２の回転角度φ２となるように位置付けられる、前記第１の複数の構造体の少なくとも一部の深さを修正することと
を含み、
前記第２の回転角度φ２が、前記第１の回転角度φ１の負の角であり、
前記イオンビームを生成するために使用されるデューティサイクルが、前記第１の期間中に第１のプロファイルに従って変動させられ、
前記イオンビームを生成するために使用される前記デューティサイクルが、前記第２の期間中に第２のプロファイルに従って変動させられる、方法。
【請求項18】
前記第１の期間中に、前記第１の材料の第１のセクションが前記イオンビームに露光され、前記第２の期間中に、前記第１の材料の第２のセクションが前記イオンビームに露光され、
前記第２のセクションが、前記第１の期間中に前記イオンビームに露光されなかった少なくとも一部を含み、
前記第１のセクション及び前記第２のセクションが、共通の部分を共有する、請求項１７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、本明細書に記載される実施形態は、光学デバイスの構造体を形成するために、傾斜エッチングツールを使用することに関する。
【背景技術】
【0002】
［０００２］基板上に１つ又は複数の格子のフィンなどの種々の傾斜角度を有する構造体を形成するためには、傾斜エッチングシステムを使用することができる。傾斜エッチングシステムの一例として、イオンビーム源を収容するイオンビームチャンバが挙げられる。イオンビーム源は、リボンビーム、スポットビーム、又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一定の角度でイオンビームを方向付け、特定の傾斜角度を有する構造体を生成するように構成される。イオンビームによって生成されるべき構造体の傾斜角度の変更には、イオンビームチャンバのハードウェアを実質的に再構成することが必要とされる。
【0003】
［０００３］光学デバイスは、種々の傾斜角度を有する種々の構造体を含み得る。したがって、種々の傾斜角度を有する種々の構造体を含む１つの光学デバイスを形成するためには、実質的なハードウェアの再構成が必要である。さらに、以前に製造された光学デバイスとは異なる傾斜角度を有する構造体を有する光学デバイスを製造することは、似たような問題に直面する。
【0004】
［０００４］基板の表面にわたって種々の深さを有する種々の構造体を含む光学デバイスを形成することは、従来、時間のかかる複雑なプロセスで行われており、このプロセスを用いて製造されるどんなデバイスにも相当なコストが加わる可能性がある。
【0005】
［０００５］したがって、単一の基板にわたって種々の深さ又は種々の深さ及び種々の傾斜角度を有する構造体を含む光学デバイスを形成するために、かつ連続する複数の基板に種々の深さ又は種々の深さ及び種々の傾斜角度を有する構造体を含む光学デバイスを形成するためには、改善された方法及び関連する機器が必要とされる。
【発明の概要】
【0006】
［０００６］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。一実施形態では、方法が提供される。当該方法は、第１の基板の第１の平面にわたって配置された第１の材料をイオンビームに露光して、第１の材料に第１の複数の構造体を形成することを含み、イオンビームは、第１の基板の面法線に対してイオンビーム角度θで第１の材料に方向付けられ、第１の基板は、イオンビームと、第１の複数の構造体の第１のベクトルとの間の回転角度が第１の回転角度φ１となるように位置付けされ、第１のベクトルは、第１の複数の構造体が第１の平面にわたって延在する方向に対して直角をなし、第１の材料は、第１の方向に沿って漸次的にイオンビームに露光され、第１の材料のイオンビームへの露光が、第１の方向に沿って変動させられることにより、第１の方向において第１の複数の構造体間に深さの変動が生じる。
【0007】
［０００７］別の実施形態では、方法が提供される。当該方法は、第１の期間中に基板の第１の平面にわたって配置された第１の材料をイオンビームに露光して、第１の材料に第１の複数の構造体を形成することであって、イオンビームが、基板の面法線に対してイオンビーム角度θで第１の材料に方向付けられ、基板が、第１の期間中において、イオンビームと、第１の複数の構造体の第１のベクトルとの間の回転角度が第１の回転角度φ１となるように位置付けされ、第１のベクトルが、第１の複数の構造体が第１の平面にわたって延在する方向に対して直角をなす、第１の複数の構造体を形成することと、第２の期間中、配置された第１の材料をイオンビームに露光することとを含み、基板は、第２の期間中において、イオンビームと、第１の複数の構造体の第１のベクトルとの間の回転角度が第２の回転角度φ２となるように位置付けされる。
【0008】
［０００８］別の実施形態では、方法が提供される。当該方法は、第１の期間中に基板の第１の平面にわたって配置された第１の材料をイオンビームに露光して、第１の材料に第１の複数の構造体を形成することであって、イオンビームが、基板の面法線に対してイオンビーム角度θで第１の材料に方向付けられ、基板が、第１の期間中において、イオンビームと、第１の複数の構造体の第１のベクトルとの間の回転角度が第１の回転角度φ１となるように位置付けされ、第１のベクトルが、第１の複数の構造体が第１の平面にわたって延在する方向に対して直角をなし、第１の複数の構造体が、第１の期間中に、基板の面法線に対して第１の傾斜角度θ１’を有するように形成され、第１の回転角度φ１が、式φ１＝ｃｏｓ－１（ｔａｎ（θ１’）／ｔａｎ（θ））によって選択される、第１の複数の構造体を形成することと、第２の期間中、配置された第１の材料をイオンビームに露光することであって、基板が、第２の期間中において、イオンビームと、第１の複数の構造体の第１のベクトルとの間の回転角度が第２の回転角度φ２となるように位置付けされ、第２の回転角度φ２が、第１の回転角度φ１の負の角であり、イオンビームを生成するために使用されるデューティサイクルが、第１の期間中に第１のプロファイルに従って変動させられ、イオンビームを生成するために使用されるデューティサイクルが、第２の期間中に第２のプロファイルに従って変動させられる、第１の材料をイオンビームに露光することとを含む。
【0009】
［０００９］本開示の上述の特徴を詳細に理解できるように、上記で簡単に要約された本開示のより具体的な説明は、実施形態を参照することによって得ることができる。そのうちの幾つかの実施形態は添付の図面で例示されている。しかし、添付図面は、例示的な実施形態のみを示すものであり、したがって、本開示の範囲を限定すると見なすべきではなく、その他の等しく有効な実施形態も許容し得ることに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】一実施形態に係る、光学デバイスの斜視正面図である。
【図2A】一実施形態に係る、傾斜エッチングシステムの側面概略断面図である。
【図3】一実施形態に係る、基板の一部の概略斜視図である。
【図4】一実施形態に係る、等価な傾斜角度θ’の式の結果のグラフである。
【図5】一実施形態に係る、構造体の第１の部分及び構造体の第２の部分を有する基板の概略上面図である。
【図6】一実施形態に係る、回転角度φ１、回転角度φ２、及びイオンビーム角度θのための連立方程式の結果を示すグラフである。
【図7】一実施形態に係る、種々の傾斜角度を有する構造体を形成する方法のフロー図である。
【図8】一実施形態に係る、単一パスで種々の傾斜角度を有する構造体の部分を形成する方法のフロー図である。
【図9A】一実施形態に係る、１つの次元で構造体間の深さが変動する構造体を含むデバイスの輪郭プロットの上面図である。
【図9B】一実施形態に係る、図９Ａの輪郭プロットで示される深さ変動を発生させるために、デバイスにわたるデューティサイクルプロファイルに従って、イオンビームのデューティサイクルがＺ方向にどのように変動し得るかというプロットを示す。
【図11A】一実施形態に係る、複数の次元で構造体間の深さが変動する構造体を含むデバイスの輪郭プロットの上面図である。
【図11B】一実施形態に係る、デバイスが第１の回転角度で位置付けされたときに、デバイスの第１の材料をイオンビームに露光することによって引き起こされる構造体間の深さの変動を示す、デバイスの輪郭プロットの上面図である。
【図11C】一実施形態に係る、デバイスが第２の回転角度で位置付けされたときに、デバイスの第１の材料をイオンビームに露光することによって引き起こされる構造体間の深さの変動を示す、デバイスの輪郭プロットの上面図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
［００２８］理解を容易にするために、可能な場合には、図面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まれ得ると考えられる。
【0012】
［００２９］本明細書に記載された実施形態は、単一の基板にわたって種々の深さ又は種々の深さ及び種々の傾斜角度を有する構造体を形成する方法、及び連続する複数の基板に種々の深さ又は種々の深さ及び種々の傾斜角度を有する構造体を含む光学デバイスを形成する方法に関する。以下では、光デバイス（例えば、導波路コンバイナの１つ又は複数の格子）を形成するために１つ又は複数のエッチングを実行することに関して大まかに説明されるが、以下の開示を１つ又は複数のエッチングが使用される任意のプロセスに適用することができる。例えば、以下の開示は、１つ又は複数の特定された傾斜角度及び／又は１つ又は複数の特定された深さを有するように構造体が形成される任意のエッチングに適用することが可能である。
【0013】
［００３０］図１は、一実施形態に係る、光学デバイス１００の斜視正面図である。光学デバイス１００の例としては、平坦な光学デバイス及び導波路（例えば、導波路コンバイナ）が挙げられるが、これらに限定しない。光学デバイス１００は、１つ又は複数の格子を含む。本明細書に記載された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、光学デバイス１００は、入力格子１０２、中間格子１０４、及び出力格子１０６を含む。格子１０２、１０４、１０６の各々は、対応する構造体１０８、１１０、１１２（例えば、フィン）を含む。本明細書に記載された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、構造体１０８、１１０、１１２、及び構造体間の深さは、サブミクロンの限界寸法（例えば、ナノサイズの限界寸法）を含む。
【0014】
［００３１］図２Ａは、カリフォルニア州サンタクララに所在するＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ， Ｉｎｃ．から入手可能なＶａｒｉａｎ ＶＩＩＳｔａ（登録商標）システムなどの傾斜エッチングシステム２００の側面概略断面図であり、図２Ｂは上面概略断面図である。以下に記載される傾斜エッチングシステム２００は、例示的な傾斜エッチングシステムであり、基板上に本明細書に記載された構造体を形成するために、他の傾斜エッチングシステム（他の製造業者からの傾斜エッチングシステムを含む）を使用してもよく、又は変更してもよいことを理解されたい。
【0015】
［００３２］図２Ａ及び２Ｂは、プラテン２０６上に配置されたデバイス２０５を示す。デバイス２０５は、基板２１０、基板２１０の上に配置されたエッチング停止層２１１、エッチング停止層２１１の上の第１の平面（ＹＺ面）にわたって配置された格子材料２１２、及び格子材料２１２の上に配置されたハードマスク２１３を含む。傾斜エッチングシステム２００によって、傾斜角度を有する構造体（例えば、フィン）から格子材料２１２がエッチングされる。一実施形態では、格子材料２１２は、基板２１０上に配置されたエッチング停止層２１１上に配置され、パターニングされたハードマスク２１３は、格子材料２１２上に配置される。一実施形態では、格子材料２１２の１つ又は複数の材料は、形成されるべきそれぞれの構造体の傾斜角度θ’及び基板２１０の屈折率に基づいて選択される。幾つかの実施形態では、格子材料２１２は、オキシ炭化ケイ素（ＳｉＯＣ）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化バナジウム（ＩＶ）（ＶＯｘ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、五酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、窒化チタン（ＴｉＮ）、及び／又は二酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）含有材料のうちの１つ又は複数を含む。格子材料２１２は、約１．５から約２．６５の屈折率を有し得る。格子材料２１２について以上で提供された実施例は、デバイス２０５などの光学デバイスが形成されているときに使用される材料に適用される。より一般的には、格子材料２１２（「第１の材料」とも呼ばれる）は、以上に列挙された材料に限定されず、任意のエッチング可能な材料であり得る。例えば、本明細書の冒頭で述べたように、本開示の内容は光学デバイス２０５などの光学デバイスの形成に関連する用途に限定されず、したがって、第１の材料という用語の使用は、より一般的には、ハードマスク層などの別の材料に比べて、（例えば、イオンビームによって）優先的にエッチングできる材料のことを指す。
【0016】
［００３３］幾つかの実施形態では、パターニングされたハードマスク２１３は、デバイス２０５が形成された後に除去される非透明ハードマスクである。例えば、非透明ハードマスクは、クロム（Ｃｒ）又は銀（Ａｇ）などの反射材料を含み得る。別の実施形態では、パターニングされたハードマスク２１３は、透明ハードマスクである。一実施形態では、エッチング停止層２１１は、デバイス２０５が形成された後に除去される非透明エッチング停止層である。別の実施形態では、エッチング停止層２１１は、透明エッチング停止層である。
【0017】
［００３４］傾斜エッチングシステム２００は、イオンビーム源２０４を収容するイオンビームチャンバ２０２を含む。イオンビーム源は、リボンビーム、スポットビーム、又はフル基板サイズ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ている。イオンビームチャンバ２０２は、以下に記載されるように基板２１０が傾けられる前に、基板２１０の面法線２１８に対して第１のイオンビーム角度αでイオンビーム２１６を方向付けるように構成されている。第１のイオンビーム角度αを変更するには、イオンビームチャンバ２０２のハードウェアの再構成が必要である。基板２１０は、第１のアクチュエータ２０８に連結されたプラテン２０６上に保持される。第１のアクチュエータ２０８は、ｙ方向及び／又はｚ方向に沿った走査運動でプラテン２０６を動かすように構成されている。一実施形態では、第１のアクチュエータ２０８は、基板２１０がイオンビームチャンバ２０２のｘ軸に対して傾斜角度βで位置付けされる（例えば、Ｙ軸の周りを回転する）ように、プラテン２０６を傾けるようにさらに構成されている。幾つかの実施形態では、第１のアクチュエータ２０８は、ｙ軸及び／又はｚ軸に対してプラテン２０６を傾けるようにさらに構成され得る。
【0018】
［００３５］第１のイオンビーム角度α及び傾斜角度βは、基板２１０が傾いた後、基板２１０の面法線２１８に対して第２のイオンビーム角度θを生じさせる。面法線２１８に対して傾斜角度θ’を有する構造体を形成するために、イオンビーム源２０４は、イオンビーム２１６を生成し、イオンビームチャンバ２０２は、そのイオンビーム２１６を第１のイオンビーム角度αで基板２１０に方向付ける。イオンビーム２１６が第２のイオンビーム角度θで格子材料２１２に接触し、格子材料２１２をエッチングして、格子材料２１２の所望の部分に傾斜角度θ’を有する構造体を形成するように、第１のアクチュエータ２０８はプラテン２０６を位置付けする。
【0019】
［００３６］従来では、構造体の隣接する部分の傾斜角度θ’と異なる傾斜角度θ’を有する構造体の部分を形成するか、又は連続する基板上に異なる傾斜角度θ’を有する構造体を形成するためには、第１のイオンビーム角度αが変更されるか、傾斜角度βが変更されるか、かつ／又は複数の傾斜エッチングシステムが使用される。第１のイオンビーム角度αを変更するようにイオンビームチャンバ２０２のハードウェアを再構成することは、複雑であり、時間がかかる。イオンビーム角度θを修正するために傾斜角度βを調整すると、イオンビーム２１６が様々なエネルギーレベルで格子材料２１２に接触するので、基板２１０の部分にわたって非均一な構造体の深さが生じる。例えば、イオンビームチャンバ２０２のより近くに位置付けされた部分は、イオンビームチャンバ２０２からより遠くに位置付けされた隣接部分の構造体よりも深さが深い構造体を有する。複数の傾斜エッチングシステムを使用することにより、製造時間が増加し、複数のチャンバが必要となるためコストが増大する。イオンビームチャンバ２０２の再構成、イオンビーム角θの修正のための傾斜角度βの調整、及び複数の傾斜エッチングシステムの使用を避けるために、傾斜エッチングシステム２００は、基板２１０をプラテン２０６のｘ軸の周りを回転させて、構造体の傾斜角度θを制御するために、プラテン２０６に連結された第２のアクチュエータ２２０を含む。
【0020】
［００３７］図３は、一実施形態に係る、基板３０２の部分３００の概略斜視図である。イオンビーム２１６の傾斜角度β及び第１のイオンビーム角度αが固定されることにより、基板３０２の面法線３０６に対するイオンビーム角θが基板３０２にわたって一定となる。第１のイオンビーム角度αは、約０°と約９０°との間であり、傾斜角度βは、約０°と約３０°との間である。得られる第２のイオンビーム角度θは、約０°と約９０°との間である。第２のイオンビーム角度θは、好ましくは約２５°から約７５°である。なぜなら、約０°に近い又は約９０°に近いイオンビーム角度θは、約０°又は約９０°の傾斜角度θ’を有する構造体３０４をもたらすことになり、その結果構造体３０４が傾斜しないからである。基板３０２がプラテン２０６のｘ軸の周りを回転した結果、イオンビーム２１６と構造体３０４の格子ベクトル３０８との間に回転角度φが生じる。イオンビームチャンバ２０２を再構成することなく、傾斜角度βを調整してイオンビーム角度θを修正することなく、複数の傾斜エッチングシステムを使用することなく、傾斜角度θ’を制御するために回転角度φが選択される。第２のイオンビーム角度θに対して結果として得られる傾斜角度θ’を求めるために、次の等価な傾斜角度θ’の式が実行される：ｓｉｎ（θ’）＝ｓｉｎ（θ）／ｓｑｒｔ（１＋ｔａｎ２（φ）＊ｃｏｓ２（θ））及びｔａｎ（θ）＝ｔａｎ（θ）＊ｃｏｓ（φ）。φについて解くと、回転角度φは、ｃｏｓ－１（ｔａｎ（θ’）／ｔａｎ（θ））である。例えば、イオンビーム角度θが４５°であり、所望の傾斜角度θ’が２２．５°である場合、回転角度φは、ｃｏｓ－１（ｔａｎ（２２．５）／ｔａｎ（４５））＝６５．５３であり、約６５．５３°である。図４は、回転角度φの関数としての、５°、２２．５°、４５°、６７．５°、及び８５°のイオンビーム角度θについての等価な傾斜角度θ’の式を示すグラフである。
【0021】
［００３８］格子ベクトル３０８は、より一般的には第１のベクトルと呼ぶこともできる。上述のように、本開示は、光学デバイス２０５などの光学デバイスの形成に関連する用途に限定されず、したがって、第１のベクトルという用語の使用は、より一般的には、エッチングされる材料（例えば、格子材料２１２）が配置される平面にわたって第１の複数の構造体が延在する方向に対して直角をなすベクトルのことを指す。例えば、格子材料（第１の材料とも呼ばれる）は、ＹＺ面（第１の平面とも呼ばれる）にわたって配置され、格子ベクトル３０８（第１のベクトルとも呼ばれる）は、構造体３０４がＹＺ面に延在する方向に対して直角をなす。図２Ａ及び図３を参照すると、構造体３０４は、Ｚ方向に実質的に近い方向に離間され、構造体は、Ｙ方向に実質的に近い方向に延在する。
【0022】
［００３９］一実施形態では、傾斜角度θ’を有する構造体３０４は、以上の図２Ａ及び図２Ｂに示される傾斜エッチングシステム２００を用いて形成することができる。別の実施形態では、傾斜角度θ’を有する構造体３０４は、フルウエハ型、没入型、又は格子型エッチングシステムとしても知られるイオンビームエッチングシステムを用いて形成することができる。このイオンビームエッチングシステムは、イオンビームチャンバ２０２内に収容されたイオンビーム源２０４を有する。イオンビーム源２０４は、約０°の第１のイオンビーム角度αで基板３０２の表面の幾何学的形状に対応する幾何学的形状を有するイオンビーム２１６を生成する。イオンビームエッチングシステムのプラテン２０６は、イオンビーム２１６が約２５°から約７５°のイオンビーム角度θで基板３０２に接触するように、基板２１０を傾斜角度βで位置付けするように構成されている。本明細書に記載されるように傾斜角度θ’を制御するために、回転角度φが選択される。
【0023】
［００４０］図５は、一実施形態に係る、構造体５０６の第１の部分５０２及び構造体５０８の第２の部分５０４を有する基板５００の概略上面図である。一実施形態では、部分５０２、５０４は、第１の格子５０２及び第２の格子５０４であり得、構造体５０６、５０８は、それぞれの格子５０２、５０４の対応するフィン５０６、５０８であり得る。構造体５０６、５０８は、以上の図２Ａ及び図２Ｂに示される傾斜エッチングシステム２００を使用して形成することができる。図５は、図２Ａ及び図２Ｂで以上に示され、図５に示された傾斜エッチングシステム２００に関連して説明される。イオンビーム２１６の傾斜角度β及び第１のイオンビーム角度αが固定されることにより、イオンビーム２１６が様々な部分５０２、５０４に方向付けられるときに、基板５００の面法線に対するイオンビーム角度θが一定になる。第１のイオンビーム角度αは、約０°と約９０°との間であり、傾斜角度βは、約０°と約３０°との間である。得られる第２のイオンビーム角度θは、約０°と約９０°との間である。第２のイオンビーム角度θは、好ましくは約２５°と約７５°との間である。なぜなら、約０°に近い又は約９０°に近いイオンビーム角度θは、約０°又は約９０°の傾斜角度を有する構造体をもたらすことになり、その結果構造体５０６、５０８が傾斜しないからである。
【0024】
［００４１］それぞれの部分５０２、５０４の構造体５０６、５０８を形成するために、基板５００をプラテン２０６のｘ軸の周りで回転させることができ、その結果、構造体５０６を形成するための、イオンビーム２１６と構造体５０６の格子ベクトル５１０との間の回転角度φ１、及び構造体５０８を形成するための、イオンビーム２１６と構造体５０８の格子ベクトル５１２との間の回転角度φ２が生じる。ハードマスクのパターンは、エッチングが実行された後に構造体が基板にわたって延在する方向を決定するので、特定の領域におけるハードマスクのパターンを使用して、その領域に対する格子ベクトルを決定することができる。例えば、格子ベクトル５１０（第１のベクトルとも呼ばれる）は、構造体５０６がＹＺ面（第１の平面とも呼ばれる）にわたって延在する方向に対して実質的に直角をなす。同様に、例えば、格子ベクトル５１２（第２のベクトルとも呼ばれる）は、構造体５０８がＹＺ面（第１の平面とも呼ばれる）にわたって延在する方向に対して実質的に直角をなす。
【0025】
［００４２］第１の部分５０２及び第２の部分５０４がイオンビーム２１６の経路内に位置付けされるように、イオンビームチャンバ２０２を横断する単一パスの走査運動によりプラテン２０６を動かすことによって、傾斜角度θ’１を有する構造体５０６を形成するように回転角度φ１が選択され、傾斜角度θ’２を有する構造体５０８を形成するように回転角度φ２が選択される。イオンビームチャンバ２０２を横断するプラテン２０６の単一パスで構造体（例えば、構造体５０６、５０８）の２つ以上の部分を形成するために、以下の連立方程式が実行される。
θ＝ａｒｃｔａｎ（ｔａｎ（θ’１）／ｃｏｓ（φ１））
θ＝ａｒｃｔａｎ（ｔａｎ（θ’２）／ｃｏｓ（φ２））
Δφ＝φ２－φ１
θ＝ａｒｃｔａｎ（ｔａｎ（θ’１）／ｃｏｓ（φ１））
θ＝ａｒｃｔａｎ（ｔａｎ（θ’２）／ｃｏｓ（φ２））
Δφ＝φ２－φ１
【0026】
［００４３］一実施形態では、傾斜角度θ’１、傾斜角度θ’２、及びΔφは既知である。回転角度φ１、回転角度φ２、及びイオンビーム角θの連立方程式を解くことにより、イオンビームチャンバ２０２を横切るプラテン２０６の単一パスで、傾斜角度θ’１を有する構造体５０６、及び傾斜角度θ’２を有する構造体５０８を形成することが可能となる。
【0027】
［００４４］図６は、回転角度φ１、回転角度φ２、イオンビームアングルθの連立方程式の結果のグラフである。４０°の傾斜角度θ’１を有する構造体５０６、及び４５°のΔφで２０°の傾斜角度θ’２を有する構造体５０８を形成するために、２１．１°の回転角度φ１及び６６．１°の回転角度φ２が、イオンビームチャンバ２０２を横切るプラテン２０６の単一パスで、第１の部分５０２及び第２の部分５０４を形成することになる。したがって、イオンビームチャンバ２０２を再構成することなく、傾斜角度βを調整してイオンビーム角度θを修正することなく、かつ複数の傾斜エッチングシステムを使用することなく、傾斜角度θ’１を有する構造体５０６及び傾斜角度θ’２を有する構造体５０８が、イオンビームチャンバ２０２を横切るプラテン２０６の単一パスで形成される。さらに、連立方程式を拡大して、様々な傾斜角度θ’を有する構造体（例えば、格子）の３つ以上の部分を形成することができる。別の実施形態では、イオンビーム角度θ、傾斜角度θ’１、傾斜角度θ’２、及びΔφが既知であり、回転角度φ１及び回転角度φ２について連立方程式が解かれる。
【0028】
［００４５］図７は、種々の傾斜角度を有する構造体を形成するための方法７００のフロー図である。一実施形態では、方法７００は、以上の図２Ａ及び図２Ｂに示される傾斜エッチングシステム２００によって実施される。図２Ａ、図２Ｂ、及び図７を参照して、方法７００が説明される。傾斜エッチングシステム２００は、イオンビームチャンバ２０２内に収容された、リボンビーム又はスポットビームなどのイオンビーム２１６を生成するイオンビーム源２０４を含む。イオンビームチャンバ２０２は、基板２１０の面法線２１８に対して第１のイオンビーム角度αでイオンビーム２１６を方向付けるように構成されている。プラテン２０６に連結された第１のアクチュエータ２０８は、基板２１０がイオンビームチャンバ２０２の軸に対して傾斜角度βに位置付けされるように、走査運動で基板２１０を動かし、プラテン２０６を傾けるように構成されている。第１のアクチュエータ２０８は、ｙ方向及び／又はｚ方向に沿った走査運動でプラテン２０６を動かすように構成されている。第１のイオンビーム角度α及び傾斜角度βは、面法線２１８に対して第２のイオンビーム角度θを生じさせる。
【0029】
［００４６］工程７０１では、上部に格子材料２１２が配置された第１の基板の第１の部分が、イオンビーム２１６の経路内に配置される。イオンビーム２１６は、第１の基板の面法線２１８に対してイオンビーム角度θで格子材料２１２に接触し、格子材料２１２において１つ又は複数の第１の構造体を形成する。第１の基板は、プラテン２０６上に保持される。プラテン２０６は、第１の基板の第１の部分をイオンビーム２１６の経路内に位置付けし、第１の基板をプラテン２０６の軸の周りで回転させるように構成されており、結果的に、イオンビーム２１６と１つ又は複数の第１の構造体の格子ベクトル（例えば、格子ベクトル３０８）との間に第１の回転角度φが生じる。基板の面法線２１８に対して第１の傾斜角度θ’を有する１つ又は複数の第１の構造体が結果として生じるように、第１の回転角度φが選択される。第１の回転角度φは、上述したように、φ＝ｃｏｓ－１（ｔａｎ（θ’）／ｔａｎ（θ））の回転角度φ式により選択される。一実施形態では、第１の部分は、図１に示される光学デバイス１００の入力格子１０２に対応し得る。
【0030】
［００４７］イオンビームチャンバ２０２を再構成して第１のイオンビーム角度αを変更することなく、傾斜角度βを調整してイオンビーム角度θを変更することなく、又は複数の傾斜エッチングシステムを使用することなく、第１の傾斜角度θ’とは異なる第２の傾斜角度θ’で第１の基板の第２の部分に１つ又は複数の第２の構造体を形成するために、第１の基板が、プラテン２０６に連結された第２のアクチュエータ２２０によってプラテン２０６の軸の周りで回転させられている間、第１のイオンビーム角度α及び傾斜角度βは一定のままである。
【0031】
［００４８］工程７０２では、上部に格子材料２１２が配置された第１の基板の第２の部分が、イオンビーム２１６の経路内に位置付けされる。イオンビーム２１６は、第１の基板の面法線２１８に対してイオンビーム角度θで格子材料２１２に接触し、格子材料２１２において１つ又は複数の第２の構造体を形成する。第１の基板がプラテン２０６の軸の周りを回転している状態で、第２の部分がイオンビーム２１６の経路内に位置付けされた結果、イオンビーム２１６と１つ又は複数の第２の構造体の格子ベクトル（例えば、格子ベクトル３０８）との間に第２の回転角度φが生じる。基板の面法線２１８に対して第２の傾斜角度θ’を有する１つ又は複数の第２の構造体が結果として生じるように、第２の回転角度φが選択される。第２の回転角度φは、上述したように、φ＝ｃｏｓ－１（ｔａｎ（θ’）／ｔａｎ（θ））の回転角度φ式により選択される。一実施形態では、第２の部分は、図１に示される光学デバイス１００の中間格子１０４に対応し得る。
【0032】
［００４９］工程７０３では、上部に格子材料２１２が配置された第１の基板の第３の部分が、イオンビーム２１６の経路内に位置付けされる。イオンビーム２１６は、第１の基板の面法線２１８に対してイオンビーム角度θで格子材料２１２に接触し、格子材料２１２において１つ又は複数の第３の構造体を形成する。第１の基板がプラテン２０６の軸の周りを回転している状態で、第３の部分がイオンビーム２１６の経路内に位置付けされた結果、イオンビーム２１６と１つ又は複数の第３の構造体の格子ベクトル（例えば、格子ベクトル３０８）との間に第３の回転角度φが生じる。基板の面法線２１８に対して第３の傾斜角度θ’を有する１つ又は複数の第３の構造体が結果として生じるように、第３の回転角度φが選択される。第３の回転角度φは、φ＝ｃｏｓ－１（ｔａｎ（θ’）／ｔａｎ（θ））の回転角度φ式により選択される。一実施形態では、第３の部分は、図１に示される光学デバイス１００の出力格子１０６に対応し得る。
【0033】
［００５０］工程７０４では、第１の基板が取り外され、第２の基板がプラテン２０６上に保持される。工程７０５では、工程７０１から７０３を繰り返して、第２の基板に、第１の傾斜角度θ’を有する１つ又は複数の第１の構造体、第１の傾斜角度θ’とは異なる第２の傾斜角度’を有する１つ又は複数の第２の構造体、並びに第１の傾斜角度θ’及び第２の傾斜角度’とは異なる第３の傾斜角度θ’を有する１つ又は複数の第３の構造体を形成する。
【0034】
［００５１］図８は、一実施形態に係る、種々の傾斜角度を有する構造体の部分を形成するための方法８００のフロー図である。一実施形態では、方法８００は、以上の図２Ａ及び図２Ｂに示される傾斜エッチングシステム２００によって実施される。図２Ａ、図２Ｂ、図５、及び図８を参照して、方法８００が説明される。工程８０１では、上部に格子材料２１２が配置された基板５００の第１の部分５０２及び第２の部分５０４が、イオンビームチャンバ２０２を横切るプラテン２０６の単一パスで、イオンビーム２１６の経路内に位置付けされる。イオンビーム２１６は、基板５００の面法線２１８に対してイオンビーム角度θで格子材料２１２に接触し、格子材料２１２において１つ又は複数の構造体５０６及び１つ又は複数の構造体５０８を形成する。基板５００がプラテン２０６の軸の周りを回転する状態で、基板５００は、第１の部分５０２及び第２の部分５０４をイオンビーム２１６の経路内に位置付けするように構成されたプラテン２０６上に保持され、その結果、イオンビーム２１６と１つ又は複数の構造体５０６の格子ベクトル５１０との間の回転角度φ１、及びイオンビーム２１６と１つ又は複数の構造体５０８の格子ベクトル５１２との間の回転角度φ２が生じる。基板の面法線２１８に対して傾斜角度θ’１を有する１つ又は複数の構造体５０６が結果として生じるように、回転角度φ１が選択される。基板の面法線２１８に対して傾斜角度θ’２を有する１つ又は複数の構造体５０８が結果として生じるように、回転角度φ２が選択される。回転角度φ１及び回転角度φ２は、連立方程式を解くことによって選択される。
θ＝ａｒｃｔａｎ（ｔａｎ（θ’１）／ｃｏｓ（φ１））
θ＝ａｒｃｔａｎ（ｔａｎ（θ’２）／ｃｏｓ（φ２））
Δφ＝φ２－φ１
θ＝ａｒｃｔａｎ（ｔａｎ（θ’１）／ｃｏｓ（φ１））
θ＝ａｒｃｔａｎ（ｔａｎ（θ’２）／ｃｏｓ（φ２））
Δφ＝φ２－φ１
【0035】
［００５２］一実施形態では、傾斜角度θ’１、傾斜角度θ’２、及びΔφは既知である。回転角度φ１、回転角度φ２、及びイオンビーム角度θの連立方程式を解くことにより、イオンビームチャンバ２０２を横切るプラテン２０６の単一パスで、傾斜角度θ’１を有する構造体５０６、及び傾斜角度θ’２を有する構造体５０８を形成することが可能となる。別の実施形態では、イオンビーム角度θ、傾斜角度θ’１、傾斜角度θ’２、及びΔφが既知であり、回転角度φ１及び回転角度φ２について連立方程式が解かれる。したがって、イオンビームチャンバ２０２を再構成することなく、傾斜角度βを調整してイオンビーム角度θを修正することなく、かつ複数の傾斜エッチングシステムを使用することなく、傾斜角度θ’１を有する構造体５０６及び傾斜角度θ’２を有する構造体５０８が、イオンビームチャンバ２０２を横切るプラテン２０６の単一パスで形成される。さらに、連立方程式を拡大して、格子の３つ以上の部分を形成することができる。方法８００は、後続の基板に対して繰り返されてもよい。
【0036】
［００５３］傾斜エッチングシステムを使用して、単一の基板上に種々の傾斜角度を有する構造体（例えば、格子のフィン）を連続的に形成する方法、及び連続する基板上に種々の傾斜角度を有する構造体（例えば、格子のフィン）を形成する方法が上述されている。イオンビームチャンバを再構成せず、又は傾斜角度βを調整してイオンビーム角度θを修正せず、又は複数の傾斜エッチングシステムを使用せずに形成された構造体について、傾斜角度θ’を制御するために１つ又は複数の回転角度φを選択することは、図２Ａ及び図２Ｂに示される傾斜エッチングシステム２００などの単一の傾斜エッチングシステムが、種々の傾斜角度θ’を有する構造体を有する光学デバイス（例えば、導波路コンバイナ）、及び種々の構造体を含む種々の光学デバイス（例えば、種々の導波路コンバイナ）を製作することを可能とする。
【0037】
［００５４］傾斜エッチングシステム２００又は同様のシステムを使用して、図２Ａ、図２Ｂ、図３に示される構造体の特徴以外の特徴を有する構造体を製作することもできる。例えば、図２Ａに示される構造体は、デバイスにわたる（例えば、ＹＺ面における）構造体間の領域がＸ方向において同じ深さを有するように形成される。幾つかの用途では、Ｘ方向における構造体間の深さをデバイスにわたって１つ又は複数の方向（すなわち、ＹＺ面）に変動させることができる。構造体間の深さの変動は、例えば、１つ又は複数の格子、例えば、導波路コンバイナで使用される格子のセットを介して結合される光の割合を制御するために使用され得る。格子の構造体間の深さが浅いほど、格子を介した光の結合が弱くなり、格子の構造体間の深さが深いほど、格子を介した光の結合が強くなる。格子のセットを介して結合される光の割合を制御することは、例えば拡張現実デバイスによって、導波路コンバイナのユーザに最終的に表示される画像の制御を改善する。
【0038】
［００５５］デバイスにわたって１つ又は複数の寸法が変化する、構造体間に深さを有する構造体（例えば、格子のフィン）を製作することには、以前は以下に記載されるプロセスよりも実質的により複雑なプロセスを使用することが必要とされた。以下では、１つの次元で構造体間の深さが変動する構造体を含むデバイス（図９Ａから図９Ｃ、及び図１０を参照）、及び複数の次元で構造体間の深さが変動する構造体を含むデバイス（図１１Ａから図１１Ｄ、及び図１２を参照）を形成するためのプロセスの実施形態が説明される。構造体間の深さが可変である構造体を含む、以下で説明されるこれらのデバイスは、例えば図２Ａを参照して以上で説明した傾斜エッチングシステム２００によって形成することができる。
【0039】
［００５６］図９Ａは、一実施形態に係る、１つの次元で構造体間の深さが変動する構造体を含むデバイス９００の輪郭プロット９４０の上面図である。１つの次元（例えば、図９ＡのＺ）において構造体間の深さが変動する構造体を含むデバイスとは、深さ変動の方向の説明に使用できる単一の次元（例えば、図９ＡのＺ）が存在し、かつこの単一の次元（例えば、図９ＡのＺ）に対して直角をなす深さが変動する次元（例えば、図９ＡのＸ及びＹ）が存在しないデバイスを意味する。
【0040】
［００５７］図９Ａでは、デバイス９００は第１の回転角度φ１で回転する。デバイス９００は、上述の傾斜エッチングシステム２００によって形成することができる。デバイス９００は、構造体間の深さがＺ方向に沿って変動する複数の構造体（例えば、１つ又は複数の格子のフィン）を含む。以上で説明され、以下にさらに詳しく説明されるように、構造体の傾斜角度θ’は、第１の回転角度φ１によって部分的に決定することができる。深さシェーディング図９３０は、輪郭プロット９４０によって示されるように、構造体間の深さがデバイス９００にわたってどのように変化するかを示す。深さ図９３０を参照すると、輪郭プロット９４０は、構造体間の深さが、Ｚ方向の中央の第１のセクション９１１の最大の深さから、Ｚ方向両側の上位セクション９１２１～９１７１と下位セクション９１２２～９１７２の減少する深さまで変動することを示す。例えば、第１のセクション９１１から上位の第７のセクション９１７１まで、構造体間の深さが各セクションで減少する（すなわち、浅くなる）。同様に、第１のセクション９１１から最下位の第７のセクション９１７２まで、構造体間の深さが各セクションで減少する。図９Ａに示される輪郭プロット９４０は、各セクションにおいて一定の陰影を有する別々の異なる深さを有するセクションを示すが、セクションの深さは、隣接するセクション間で、及びセクション内で徐々に変化し得る。例えば、上位の第２のセクション９１２１の深さは、上位の第３のセクション９１３１の減少した深さに向かって徐々に減少し得、上位の第３のセクション９１３１の深さは、上位の第４のセクション９１４１の深さに向かって徐々に減少し得る、等々である。幾つかの実施形態では、イオンビーム２１６は、Ｚ方向に移動して、図９Ａに示される構造体間の深さ変動を発生させることができる。他の実施形態では、デバイス９００はＺ方向に移動して、デバイス９００の種々のセクションをイオンビーム２１６に露光することができる。
【0041】
［００５８］デバイス９００は、材料が除去されない２つのセクション９２０１、９２０２をさらに含む。幾つかの実施形態では、セクション９２０１、９２０２は、傾斜エッチングシステム２００のイオンビーム２１６に露光されない。他の実施形態では、イオンビーム２１６によって著しく影響されないハードマスク又は他の材料によってセクション９２０１、９２０２を覆うことができる。他の実施形態では、イオンビーム２１６によって修正されないセクションがより多く又はより少なくあってもよい。
【0042】
［００５９］図９Ｂは、一実施形態に係る、図９Ａの輪郭プロット９４０で示される深さ変動を発生させるために、デバイス９００にわたるデューティサイクルプロファイル９５１に従って、イオンビーム２１６のデューティサイクルがＺ方向にどのように変動し得るかというプロット９５０を示す。例えば、デューティサイクルプロファイル９５１は、イオンビーム２１６のデューティサイクルが、－１００Ｚ位置における約０．１の低デューティサイクルから、ゼロＺ位置におけるピークの約０．８の高デューティサイクルまで徐々に増加して、次いで、＋１００Ｚ位置における約０．１の低デューティサイクルまで徐々に減少し得ることを示す。デューティサイクルプロファイル９５１は、デューティサイクルがガウス分布と同様に修正されているように示されているが、他の方法を使用して、デバイス９００にわたってデューティサイクルを変動させ、デバイスにわたって種々の深度プロファイルを発生させることができる。さらに、他の方法を使用して、デバイス９００にわたって深さを修正することができる。例えば、他の実施形態では、イオンビーム２１６がデバイス９００の種々の部分に集束される時間は、一定のデューティサイクルを使用しながらも方向に変動させることができる。さらに他の実施形態では、イオンビーム２１６を生成するために印加される電力（例えば、電圧及び／又は電流）をＺ方向に変化させて、図９Ａに示す深さ変動をＺ方向に発生させることができる。
【0043】
［００６０］図９Ｃは、一実施形態に係る、図９Ａに示されるデバイス９００の部分的側面断面図である。デバイス９００が上述のデバイス２０５とは異なる構造体を含むことを除いて、デバイス９００は、図２Ａ及び図２Ｂに示されるデバイス２０５と類似する。デバイス９００は、基板２１０、エッチング停止層２１１、格子材料２１２、及びハードマスク２１３を含む。基板は、プラテン２０６上に配置される。トレンチ９０５が、基板２１０の上に配置された格子材料２１２に形成される。構造体９０６（例えば、フィン）が、トレンチ９０５間に配置される。エッチング停止層２１１が、格子材料２１２と基板２１０との間に配置される。ハードマスク２１３が、格子材料２１２の上に配置される。
【0044】
［００６１］デバイス９００において、トレンチ９０５（すなわち、構造体９０６間の領域）がＺ方向に変動する深さを有する。例えば、図示のように、トレンチ９０５の深さ及び構造体９０６の対応する高さは、ページの左から右へＺ方向に増加する。例えば、第２のトレンチ９０５２は第１のトレンチ９０５１よりも大きな深さを有し、第２の構造体９０６２は、第１の構造体９０６１よりも大きな高さを有する。幾つかの実施形態では、トレンチ９０５の深さ及び構造体９０６の高さは、Ｚ方向に各格子で変動し得る。例えば、図示のように、トレンチ９０５の深さは、第１のトレンチ９０５１から第５のトレンチ９０５５まで、トレンチ９０５ごとに徐々に増加する。同様に、構造体９０６の高さは、第１の構造体９０６１から第５の構造体９０６５まで、構造体９０６ごとに徐々に増加する。Ｚ方向における種々のトレンチ９０５の深さと構造体９０６の高さの増大は、格子材料２１２の種々の部分がＺ方向にイオンビーム２１６に露光されるにつれて、イオンビーム２１６のデューティサイクルを増大させることによって引き起こされ得る。
【0045】
［００６２］トレンチ９０５は、それぞれ傾斜角度θ’で整列させられる。幾つかの実施形態では、トレンチ９０５は、それぞれ、傾斜角度θ’と整列した、第１の表面９０１と、隣り合う構造体９０６の対向する第２の表面９０２とによって形成される。他の実施形態では、トレンチ９０５は、それぞれ、傾斜角度θ’と実質的に（例えば、傾斜角度θ’の約５度以内で又は傾斜角度θ’の約１度以内で）整列した、第１の表面９０１と、隣り合う構造体９０６の対向する第２の表面９０２とによって形成される。表面９０１及び表面９０２の角度が互いに異なる実施形態では、傾斜角度θ’は、表面９０１と表面９０２の角度間の平均であってもよい。傾斜角度θ’は、約０°から約９０°、例えば、約１５°から約７５°を有する値であり得る。構造体が傾斜角度θ’に従って整列又は実質的に整列する実施形態では、構造体は、傾斜角度θ’を有するように形成されるものとして説明することができる。
【0046】
［００６３］トレンチ９０５及び対応する構造体９０６の傾斜角度θ’は、デバイス９００がデバイス９００の軸（すなわち、デバイス９００の中心を通ってＸ方向に延びる軸）の周りを回転角度φ１（図９Ａ）まで回転する位置に基板２１０を配置した状態で、傾斜エッチングシステム２００（図２Ａ）のイオンビーム２１６を第２のイオンビーム角度θに方向付けることによって形成することができる。図９Ａにおいてデバイス９００が位置付けされる回転角度φ１は、式φ１＝ｃｏｓ－１（ｔａｎ（θ’）／ｔａｎ（θ））（以下、「回転角度式」と呼ぶ）によって選択することができる。図２Ａを参照して以上で説明したように、第２のイオンビーム角度θは、基板２１０の面法線２１８に対する第１のイオンビーム角度α、及びイオンビームチャンバ２０２のｘ軸に対する傾斜角度βに基づく。第１のイオンビーム角度α及び／又は傾斜角度βの調整は、上述のような問題を引き起こす可能性があるので、代わりに回転角度（例えば、回転角度φ１）を調整することで、種々の傾斜角度を有する構造体（例えば、構造体９０６）を生成するときにこれらの角度の調整を避けることができる。したがって、第２のイオンビーム角度θ及び所望の傾斜角度θ’の値を回転角度式に入力することによって、所与の傾斜角度θ’を有する構成を生成するために使用される回転角度φ１を解くことができる。
【0047】
［００６４］回転角度φ１は、イオンビーム２１６（図２Ａを参照）と、図３に示される構造体３０４の格子ベクトル３０８などの格子ベクトルとの間の角度である。格子ベクトルは、例えば、図３のＹＺ面において、構造体が延在する方向に対して直角をなし得る。例えば、図３Ａの格子ベクトル３０８は、構造体３０４がＹＺ面において延在する方向に対して直角をなす。さらに、格子ベクトルは構造体が延在する方向と同じ平面にあってもよい。例えば、格子ベクトル３０８は、構造体３０４が延在する方向と同じ平面（すなわち、基板の上面に平行な平面）にある。したがって、所与の第２のイオンビーム角度θ及び所望の傾斜角度θ’から決定される回転角度φ１は、格子又はイオンビーム２１６によって形成される他の構造体の格子ベクトルに対して基板をどのように回転させるかを決定する。構造体９０６などの構造体を形成するためにエッチングを実行する前に、基板の所与の部分の格子ベクトルを決定するためにハードマスクのパターンを使用することができる。
【0048】
［００６５］幾つかの実施形態では、格子ベクトルは、ノッチ９０７と整列し得る（図９Ａ参照）。これらの実施形態では、基板をノッチ９０７に対して回転角度φ１だけ回転させることができる。他の実施形態では、格子ベクトルがノッチ９０７からオフセットされる。これらの実施形態では、回転角度式から求められた回転角度と共にこのオフセットを考慮して、所望の傾斜角度θ’を有する構造体を形成するために基板をどれだけ多く回転させるべきかを決定する。
【0049】
［００６６］図１０は、一実施形態に係る、図９Ａから図９Ｃに示されるトレンチ９０５及び構造体９０６（第１の複数の構造体）を形成するための方法１０００のプロセスフロー図である。方法１０００は、図２Ａ、図３、図９Ａから図９Ｃ、及び図１０を参照して説明される。
【0050】
［００６７］ブロック１００２では、デバイス９００は、回転角度φ１で、プラテン２０６上の及び／又はプラテン２０６に対するイオンビーム２１６の経路内に配置される。図９Ａから図９Ｃを参照して上述したように、回転角度φ１は、回転角度式から求めることができる。幾つかの実施形態では、ノッチ９０７又は別の特徴を使用して、デバイス９００を回転角度φ１で位置決めされるように整列させることができる。
【0051】
［００６８］ブロック１００４では、基板２１０が、イオンビーム２１６と格子ベクトル（例えば、格子ベクトル３０８）（第１のベクトルとも呼ばれる）との間の回転角度が回転角度φ１となるように位置付けされたときに、格子材料２１２及び対応する構造体９０６においてトレンチ９０５を形成するため、イオンビーム２１６が、基板２１０の面法線２１８に対して第２のイオンビーム角度θで、ＹＺ面（第１の平面）にわたって配置された格子材料２１２（第１の材料）を露光するように印加される。格子ベクトル（例えば、格子ベクトル３０８）（第１のベクトル）は、第１の複数の構造体がＹＺ面（第１の平面）にわたって延在する方向に対して直角をなす。トレンチ９０５及び構造体９０６は、基板２１０の面法線２１８に対して傾斜角度θ’を有するように形成される。一実施形態では、図９Ａに示されるように、最初にイオンビーム２１６を最下位の第７のセクション９１７２に方向付けることができ、例えば、－１００Ｚ位置と整列させられる。
【0052】
［００６９］ブロック１００６では、イオンビーム２１６は、デバイス９００の種々の部分において漸次的に方向付けられ得る。例えば、イオンビーム２１６を、デバイス９００の下位セクション９１７２～９１２２の格子材料２１２（第１の材料）に漸次的に露光することができ、次いで、中央の第１のセクション９１１、次いで、上位セクション９１２１～９１７１に露光することができる。構造体９０６、及び図９Ａに示す輪郭プロット９４０に従って深さが変動する構造体９０６間のトレンチ９０５を生成するために、イオンビーム２１６のデューティサイクルを、図９Ｂのデューティサイクルプロファイル９５１に示すように変動させることができる。幾つかの実施形態では、イオンビーム２１６は、デューティサイクルプロファイル９５１に従って変動するデューティサイクルで、静止したプラテン２０６上に配置され得るデバイス９００にわたってＺ方向に走査され得る。他の実施形態では、デバイス９００は、Ｚ方向に移動させて、種々のセクションをイオンビーム２１６に露光させることができる。
【0053】
［００７０］上述のように、図９Ａに示される輪郭プロット９４０は、別々の異なる深さを有するセクション（例えば、９１１及び９１２１）を示すが、セクションにおける構造体９０６間の深さは、図９Ｂのデューティサイクルプロファイル９５１に示されるようにデューティサイクルが徐々に変化することにつれて、隣接するセクション間及びセクション内において徐々に変化し得る。さらに上述のように、イオンビーム２１６のデューティサイクルを変動させることは、構造体９０６間のトレンチ９０５の深さをＺ方向に変動させる１つの方法にすぎない。例えば、他の実施形態では、構造体間の深さがＺ方向に変動する構造体を形成するために一定のデューティサイクルを使用しながら、イオンビーム２１６がデバイス９００の種々のセクションに集束する時間をＺ方向に変動させることが可能である。さらに他の実施形態では、イオンビーム２１６を生成するために印加される電力（例えば、電圧及び／又は電流）をＺ方向に変化させて、図９Ａに示す深さ変動をＺ方向に発生させることができる。
【0054】
［００７１］ブロック１００６の後、方法１０００を繰り返して、同じ構造体又は異なる構造体、例えば、種々の傾斜角度を有する構造体及び／又は異なる深さ変動プロファイルを有する構造体間のトレンチを有する追加の基板を処理することができる。構造体が異なる傾斜角度で形成されたように別の基板を処理するために、新しい傾斜角度（θ２’）に基づいて、回転角度式から新しい回転角度（φ２）を求めることができ、新しく求められた回転角度（φ２）を使用して、方法１０００を繰り返して、ブロック１００２において新しい基板を位置決めすることができる。例えば、第１の基板を基板支持体から取り外し、第２の基板を基板支持体上に配置することができる。第２の基板が基板支持体上に位置付けされたとき、第２の基板は、ＹＺ面（第２の平面とも呼ばれる）にわたって格子材料（第２の材料とも呼ばれる）が配置され得る。第２の基板は、イオンビームと、イオンビーム２１６によって第２の基板上に形成される第２の複数の構造体の格子ベクトル（第２のベクトル）との間の回転角度が第２の回転角度φ２となるように位置決めされ得る。第２のベクトルは、形成される第２の複数の構造体が第２の平面にわたって延在する方向に対して直角をなす。次いで、上述のブロック１００４及び１００６を繰り返すにつれて、第２の基板上の格子材料（第２の材料）をイオンビームに露光することができる。
【0055】
［００７２］同じ傾斜角度で構造体を形成しつつ、構造体間のトレンチの深さプロファイルが異なる別の基板を処理するために、ブロック１００４及び１００６において、デューティサイクル又は他の処理パラメータ（例えば、露光時間、イオンビーム２１６を生成するために印加される電力）を修正して、特定された深さプロファイルを生成することができる一方で、ブロック１００２に関連して以上で説明され、図９Ａに示すように、基板を回転角度φ１で同じ位置に配置することができる。さらに、ブロック１００２の修正バージョンをブロック１００４、１００６の修正バージョンと組み合わせて別の基板を処理し、ブロック１００２～１００６を最初に実施したときの第１の基板に形成された構造体及びトレンチと比較して、異なる傾斜角度を有する構造体と、異なる深さプロファイルを有する構造体間のトレンチとを有するデバイスを生成することができる。
【0056】
［００７３］方法１０００を、単一の基板の隔離された領域で実行かつ繰り返し、単一の基板上に種々の傾斜角度及び種々の深さプロファイルを有する種々の構造体を形成することができる。例えば、図７及び図１０を参照すると、方法１０００を、工程７０１で実行し、工程７０２で再び実行し、工程７０３で再び実行することができる。工程７０１～７０３は、種々の傾斜角度で構造体を生成するために使用されるよう以上で説明されている。したがって、工程７０１～７０３のそれぞれにおいて方法１０００を単一の基板の隔離された領域で実行することにより、（１）ブロック７０１では、第１の複数の構造体間の深さが第１の深さプロファイルに従って変動する、第１の傾斜角度θ１’で延在する第１の複数の構造体、（２）ブロック７０２では、第２の複数の構造体間の深さが第２の深さプロファイルに従って変動する、第２の傾斜角度θ２’で延在する第２の複数の構造体、及び（３）ブロック７０３では、第３の複数の構造体間の深さが第３の深さプロファイルに従って変動する、第３の傾斜角度θ３’で延在する第３の複数の構造体を形成することができる。
【0057】
［００７４］幾つかの実施形態では、複数の次元において構造体間の深さが変動する構造体を有するデバイスを形成することができる。複数の次元で構造体間の深さが変動する構造体を有するデバイスは、例えば、導波路コンバイナの１つ又は複数の格子を形成するために構造体が使用される場合に、デバイスを介して結合される光に対する制御を向上させることができる。デバイス（例えば、導波路コンバイナ）を介した光結合の制御をこのように向上させることにより、例えば、導波路コンバイナを含む拡張現実デバイスのユーザに向けて導波路コンバイナから出力される画像の品質をさらに改善することができる。図１１Ａから図１１Ｄ、及び図１２では、デバイス及び関連する方法の一実施形態を説明しており、ここで形成されたデバイスは、複数の次元で深さプロファイルが変動する構造体間のトレンチを有する構造体を含む。
【0058】
［００７５］図１１Ａは、一実施形態に係る、複数の次元で構造体間の深さが変動する構造体（例えば、１つ又は複数の格子のフィン）を含むデバイス１１０１の輪郭プロット１１４０の上面図である。デバイス１１０１は、ＹＺ面にわたって延在し、Ｘ方向の深さを有する構造体間のトレンチを含むことができ、トレンチの深さはＹ方向及びＺ方向にわたって変動する。デバイス１１０１の種々の位置における構造体間のトレンチの深さは、深さ図９３０を参照して判断することができる。深さ図９３０は、構造体間のトレンチの相対的深さが、デバイス１１０１の輪郭プロット１１４０においてどのように変化するかを示している。
【0059】
［００７６］本明細書で用いられる場合、複数の次元で構造体間の深さが変動する構造体を含むデバイスとは、深さ変動の方向を説明するために使用可能な単一の次元であって、その単一の次元に対して直角をなす深さが変動する次元がないような単一の次元が、存在しないデバイスのことを意味している。例えば、図１１Ａを参照すると、それに沿って深さが変動する次元であって、やはり深さ変動が生じる直角な次元もないような次元は、存在しない。さらに、少なくとも幾つかの実施形態では、複数の次元で構造体間の深さが変動する構造体を含むデバイスとは、図１１Ａに示されるように、中心点Ｃを含むデバイスを意味してもよく、中心点Ｃの周りの３６０°を包含する方向に深さが変動する。
【0060】
［００７７］別々に示されておらず、必須なことでもないが、デバイス１１０１の構造体は、図９Ｃを参照して以上で説明された構造体９０６と同様の形状（例えば、同じ傾斜角度θ’）を有し得る。さらに、デバイス１１０１の他の特徴は、上述のデバイス９００の対応する特徴と同一であり得る。例えば、図９Ｃを参照すると、デバイス１１０１は、基板２１０の上に配置された格子材料２１２であって、基板２１０と格子材料２１２との間にエッチング停止層２１１が配置されている、格子材料２１２、及び格子材料２１２の上に配置されたハードマスク層２１３をさらに含み得る。デバイス１１０１は、図２Ａを参照して以上で説明された傾斜エッチングシステム２００によって形成することができる。
【0061】
［００７８］デバイス１１０１は、（１）デバイス１１０１の格子材料２１２を第１の回転角度φ１（図１１Ｂ）でイオンビーム２１６に露光し（図２Ａ）、次いで、（２）デバイス１１０１の格子材料２１２を第２の回転角度φ２（図１１Ｃ）でイオンビーム２１６に露光することによって、構造体間の深さが複数の方向に変動する構造体を有するように形成することができる。
【0062】
［００７９］図１１Ｂは、一実施形態に係る、デバイス１１０１が第１の回転角度φ１で配置されたときに、デバイス１１０１の格子材料２１２をイオンビーム２１６（図２Ａ）に露光することによって生じた構造体間の深さの変動を示す、デバイス１１０１の輪郭プロット９４０の上面図である。輪郭プロット９４０は、図９Ａと同じ輪郭プロットである。
【0063】
［００８０］図１１Ｃは、一実施形態に係る、デバイス１１０１が第２の回転角度φ２で配置されたときに、デバイス１１０１の格子材料２１２をイオンビーム２１６（図２Ａ）に露光することによって生じた構造体間の深さの変動を示す、デバイス１１０１の輪郭プロット１２４０の上面図である。図１１Ｂ及び図１１Ｃの輪郭プロット９４０、１２４０は、それぞれ、以前に露光されていない格子材料２１２をイオンビーム２１６に露光することによって生じる深さ変動を示す。したがって、図１１Ｂ及び図１１Ｃの輪郭プロット９４０、１２４０は、それぞれ、単一の露光から生じるデバイス１１０１の構造体間の深さ変動（例えば、トレンチの深さ）の結果を示すので、デバイス１１０１の深さ変動に対するこれらの別々の露光の個々の効果をより容易に理解することができる。図１１Ａは、図１１Ｂの輪郭プロット９４０に従って構造体間に深さを有する構造体を生成する露光と、図１１Ｃの輪郭プロット１２４０に従って構造体間に深さを有する構造体を生成する露光との組み合わせから生じるデバイス１１０１の構造体間の深さ変動の結果を示す。この組み合わされた露光プロセスにより、複数の次元（すなわち、Ｙ方向及びＺ方向）において構造体間の深さが変動する構造体がもたらされる。この組み合わされた露光プロセスは、図１２のプロセスフロー図を参照してより詳細に説明される。
【0064】
［００８１］図１１Ｄは、一実施形態に係る、図１１Ｂ及び図１１Ｃの輪郭プロット９４０、１２４０に示される構造体間の深さ変動を発生させるために、デバイスにわたるイオンビームのデューティサイクルがどのように変動し得るかを示すプロットである。図１１Ｂの輪郭プロット９４０に従って構造体間に深さ変動を有する構造体を生成するために、イオンビーム２１６のデューティサイクルは、図９Ｂで前に示されたデューティサイクルプロファイル９５１に従って、デバイス１１０１にわたって図１１ＢのＺ方向に変動し得る。輪郭プロット９４０及びデューティサイクルプロファイル９５１に従って深さ変動を発生させることに関連するさらなる詳細は、図９Ａ及び図９Ｂを参照して以上で説明されており、ここでは繰り返さない。
【0065】
［００８２］図１１Ｃの輪郭プロット１２４０に従って構造体間に深さ変動を有する構造体を生成するために、イオンビーム２１６のデューティサイクルは、デューティサイクルプロファイル１１５１に従って、デバイス１１０１にわたって図１１ＣのＺ方向に変動し得る。デューティサイクルプロファイル１１５１は、イオンビーム２１６のデューティサイクルが、概して、－１００Ｚ位置における約０．１の低デューティサイクルから、＋１００Ｚ位置における約０．８の高デューティサイクルまでどのように徐々に増大し得るかを示す。イオンビーム２１６のデューティサイクルは、デューティサイクルプロファイル１１５１に沿って線形の勾配又は実質的に線形の勾配で増加し得る。図１１Ｃの輪郭プロット１２４０に示されるように、構造体間の深さ（例えば、トレンチの深さ）は、デューティサイクルがＺ方向に増大するにつれて増大する。例えば、輪郭プロット１２４０は、構造体間の深さが第１のセクション１２１１から第７のセクション１２１７まで徐々に増大する、７つのセクション１２１１～１２１７を示す。
【0066】
［００８３］図１１Ｃに示される輪郭プロット１２４０は、別々の異なる深さを有するセクションを示すが、セクション１２１１～１２１７の深さは、図１１Ｄのデューティサイクルプロファイル１１５１に示されるようにデューティサイクルが徐々に変化するにつれて、隣接するセクション間及びセクション内において徐々に変化し得る。さらに、以上で説明したように、イオンビーム２１６のデューティサイクルを変動させることは、構造体間の深さを変動させる１つの方法にすぎない。例えば、他の実施形態では、構造体間の深さが変動する構造体を形成するために一定のデューティサイクルを使用しながら、イオンビーム２１６がデバイス１１０１の種々の部分に集束する時間を変動させることが可能である。さらに他の実施形態では、イオンビーム２１６を生成するために印加される電力（例えば、電圧及び／又は電流）を変動させて、図１１Ｃの輪郭図１２４０に示される深さ変動を発生させることが可能である。
【0067】
［００８４］図１２は、一実施形態に係る、図１１Ａに示されるデバイス１１０１を形成するための方法１２００のプロセスフロー図である。方法１２００は、図２Ａ、図３、図１０、図１１Ａから図１１Ｄ、及び図１２を参照して説明される。
【0068】
［００８５］方法１２００は、図１０を参照して以上で説明された方法１０００を実行することによって開始する。方法１０００は方法１２００の開始時に繰り返されるが、幾つかの相違点に留意する価値がある。方法１０００はデバイス９００で実行されるが、方法１２００はデバイス１１０１で実行される。明瞭性のために、方法１０００がどのように方法１２００の一部としてデバイス１１０１で実行されるかを明確にするために、ここで方法１０００の工程を繰り返す。
【0069】
［００８６］ブロック１００２では、デバイス１１０１は、第１の回転角度φ１で、プラテン２０６上のイオンビーム２１６（図２Ａ）の経路内に位置付けされる。第１の回転角度φ１は、第２のイオンビーム角度θ（図２Ａ参照）及びデバイス１１０１に形成される構造体の所望の傾斜角度θ’（例えば、図９Ｃ参照）に基づいて、回転角度式［φ１＝ｃｏｓ－１（ｔａｎ（θ’）／ｔａｎ（θ）］から求めることができる。幾つかの実施形態では、ノッチ９０７を使用して、デバイス１１０１を整列させて第１の回転角度φ１で位置決めすることができる。
【0070】
［００８７］ブロック１００４では、第１の期間の開始時に、デバイス１１０１が、イオンビーム２１６と格子ベクトル（例えば、格子ベクトル３０８）（第１のベクトルとも呼ばれる）との間の回転角度が第１の回転角度φ１となるように配置されたときに、イオンビーム２１６を印加して、ＹＺ面（第１の平面）にわたって配置された格子材料２１２（第１の材料）を、基板２１０の面法線２１８に対して第２のイオンビーム角θでイオンビーム２１６に露光し、格子材料２１２（第１の材料）において構造体を形成する。格子ベクトル（例えば、格子ベクトル３０８）（第１のベクトル）は、第１の複数の構造体がＹＺ面（第１の平面）にわたって延在する方向に対して直角をなす。これらの構造体は、デバイス１１０１の面法線２１８に対して傾斜角度θ’を有するように形成される。必須ではないが、図示の第１の回転角度φ１は、図９Ａに関連して以上で説明された回転角度φ１と同じである。したがって、ブロック１００２でデバイス１１０１に形成された構造体１００２の傾斜角度θ’は、図９Ｃに示す構造体９０６の傾斜角度θ’と同じ角度を有するように形成される。一実施形態では、図１１Ｂに示されるように、イオンビーム２１６を最初に最下位の第７のセクション９１７２に方向付けることができ、例えば、－１００Ｚ位置と整列させられる。
【0071】
［００８８］ブロック１００６では、イオンビーム２１６は、デバイス１１０１の種々の部分において漸次的に方向付けられ得る。例えば、イオンビーム２１６を、デバイス９００の下位セクション９１７２～９１２２の格子材料に漸次的に露光することができ、次いで、中央の第１のセクション９１１、次いで、上位セクション９１２１～９１７１に露光することができる。イオンビーム２１６のデューティサイクルを、図１１Ｄのデューティサイクルプロファイル９５１に示すように変動させて、図１１Ｂに示される輪郭プロット９４０に従って構造体間の深さが変動する構造体を生成することができる。幾つかの実施形態では、イオンビーム２１６は、デューティサイクルプロファイル９５１に従って変動するデューティサイクルで、静止したプラテン２０６上に配置され得るデバイス１１０１にわたってＺ方向に走査され得る。他の実施形態では、デバイス１１０１は、Ｚ方向に移動させて、種々のセクションをイオンビーム２１６に露光させることができる。
【0072】
［００８９］ブロック１２０８では、デバイス１１０１は、第２の期間中に、イオンビーム２１６と、構造体の格子ベクトル（第１のベクトル）との間の回転角度が第２の回転角度φ２となるようにプラテン２０６上に位置付けされる。第２の回転角度φ２は、第１の回転角度φ１の負の角であり得る。第２の回転角度φ２は、第１の回転角度φ１と一致するものとして説明することもできる。幾つかの実施形態では、格子ベクトル（例えば、図３の格子ベクトル３０８を参照）は、ノッチ９０７と整列し得る（図９Ａを参照）。ノッチ９０７が格子ベクトルと整列したこれらの実施形態では、デバイス１１０１は、方法１２００のブロック１００２の間、ノッチ９０７に対して第１の回転角度φ１で位置付けされ、次いで、ブロック１２０８では、第１の回転角度φ１の負の角（すなわち、第２の回転角度φ２）で位置付けされ得る。例えば、図１１Ｂ及び図１１Ｃを参照すると、方法１２００のブロック１００２では、デバイス１１０１は、＋５５°で位置付けされ得、ブロック１２０８では、デバイス１１０１は－５５°で位置付けされ得る。第１の回転角度φ１の負の角である第２の回転角度φ２でデバイス１１０１を位置決めすることにより、デバイス１１０１が第１の回転角度φ１で位置決めされたときに生成された構造体と同じ傾斜角度θ’を有する構造体がデバイス１１０１に生成される。
【0073】
［００９０］ブロック１２１０では、第２の期間の開始時に、デバイス１１０１が第２の回転角度φ２で位置付けされたときに、イオンビーム２１６を印加して、格子材料２１２を、基板２１０の面法線２１８に対して第２のイオンビーム角度θでイオンビーム２１６に露光し、格子材料２１２において構造体を形成する。これらの構造体は、デバイス１１０１の面法線２１８に対して傾斜角度θ’を有するように形成される。一実施形態では、図１１Ｃに示されるように、イオンビーム２１６を最初に第１のセクション１２１１に方向付けることができ、例えば、－１００Ｚ位置と整列させられる。
【0074】
［００９１］ブロック１２１２では、イオンビーム２１６は、デバイス１１０１の種々の部分において漸次的に方向付けられ得る。例えば、イオンビーム２１６は、セクション１２１１～１２１７の格子材料に漸次的に露光され得、第１のセクション１２１１で始まり、第７のセクション１２１７で終わる。幾つかの実施形態では、イオンビーム２１６は、デューティサイクルプロファイル１１５１に従って変動するデューティサイクルで、静止したプラテン２０６上に配置され得るデバイス１１０１にわたってＺ方向に走査され得る。他の実施形態では、デバイス１１０１は、Ｚ方向に移動させて、種々のセクションをイオンビーム２１６に露光させることができる。
【0075】
［００９２］イオンビーム２１６のデューティサイクルを、図１１Ｄのデューティサイクルプロファイル１１５１に示すように変動させて、図１１Ｃに示される輪郭プロット１２４０に従って構造体間の深さが変動する構造体を生成することができる。上述のように、輪郭プロット１２４０は、前に露光されていない格子材料上の構造体間の深さを示すことに留意されたい。さらに、図１１Ａの輪郭プロット１１４０は、第１のデューティサイクルプロファイル９５１に従った第１の露光（すなわち、方法１２００のブロック１００２～１００６）と、第２のデューティサイクルプロファイル１１５１に従った第２の露光（すなわち、方法１２００のブロック１２０８～１２１２）との組み合わせから生じる構造体間の深さを示す。
【0076】
［００９３］図１１Ｂ及び図１１Ｃに示されるように、格子材料２１２を－１００Ｚ位置から＋１００Ｚ位置へと露光すると、格子材料２１２の幾つかの部分を２回露光しながら、格子材料２１２の他の部分を１回のみ露光することになる。例えば、格子材料２１２の中央部分１１８１（図１１Ａ）は、図１１Ｂに示されるようにデバイスが第１の回転角度φ１で位置付けされたときにイオンビーム２１６に露光され、格子材料２１２の中央部分１１８１（図１１Ａ）は、図１１Ｃに示されるようにデバイス１１０１が第２の回転角度φ２で位置付けされたときにイオンビーム２１６に露光される。逆に、格子材料２１２の第１の部分１１９１（図１１Ａ）は、図１１Ｂに示されるようにデバイスが第１の回転角度φ１で位置付けされたときにイオンビーム２１６に露光されるが、格子材料２１２の第１の部分１１９１（図１１Ａ）は、図１１Ｃに示されるようにデバイス１１０１が第２の回転角度φ２で位置付けされたときにイオンビーム２１６に露光されない。同様に、格子材料２１２の第２の部分１１９２（図１１Ａ）は、図１１Ｂに示されるようにデバイスが第１の回転角度φ１で位置付けされたときにイオンビーム２１６に露光されないが、格子材料２１２の第２の部分１１９２（図１１Ａ）は、図１１Ｃに示されるようにデバイス１１０１が第２の回転角度φ２で位置付けされたときにイオンビーム２１６に露光される。単一露光のみ又は二重露光のみを使用するプロセスに比べて、二重露光領域（例えば、中央部分１１８１）と単一露光領域（例えば、部分１１９１、１１９２）との間でイオンビーム２１６への格子材料２１２の露光を変動させることにより、方法１２００によって生成される構造体の深さプロファイルに対するさらなる制御が可能となる。
【0077】
［００９４］方法１２００は、第１の露光のための第１のデューティサイクルプロファイル９５１（すなわち、方法１２００のブロック１００２～１００６）、及び第２の露光のための第２のデューティサイクルプロファイル１１５１（すなわち、方法１２００のブロック１２０８～１２１２）を使用するものとして説明された。しかしながら、デューティサイクルが格子材料の部分にわたって一定である場合でも、第１の回転角度φ１及び第２の回転角度φ２などの２つの回転角度で２回の露光を用いることにより利点をさらに得ることができる。例えば、イオンビーム２１６の同じデューティサイクルが２回の露光のために中央部分１１８１に使用された場合、構造体の側壁（例えば、１つ又は複数の格子のフィン）の粗さが低減され得る（すなわち、より滑らかになり得る）。例えば、図９Ｃを参照すると、第１の表面９０１及び第２の表面９０２の粗さは、同じデューティサイクルで、例えば、上述の第１の回転角度φ１及び第２の回転角度φ２で２回の露光を行うことによって改善することができる。同じデューティサイクルでのこの二重露光プロセスは、構造体間に深さの変動が必要とされないときにも利点をもたらすことができる。例えば、第１の回転角度φ１での第１の露光が格子材料２１２をエッチング停止層２１１まで除去した場合（図２Ａ）、第２の回転角度φ２（すなわち、第１の回転角度φ１の負の角）での第２の露光は、構造体間の深さに影響を与えずに、構造体の側壁の粗さを改善することができる。
【0078】
［００９５］以上の記載は、本開示の実施例を対象としているが、本開示の基本的な範囲から逸脱することなく、本開示の他の実施例及びさらなる実施例を考案してもよい。本開示の範囲は、次の特許請求の範囲によって決定される。
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9A】
【図9B】
【図9C】
【図10】
【図11A】
【図11B】
【図11C】
【図11D】
【図12】