特許 7451719 マスク配向

(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】2024-03-08

(45)【発行日】2024-03-18

(54)【発明の名称】マスク配向

(51)【国際特許分類】

   G03F 9/00 20060101AFI20240311BHJP

【ＦＩ】

G03F9/00 A

【請求項の数】 18

(21)【出願番号】P 2022540834

(86)(22)【出願日】2020-12-08

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-03-07

(86)【国際出願番号】 US2020063782

(87)【国際公開番号】W WO2021141706

(87)【国際公開日】2021-07-15

【審査請求日】2022-09-13

(31)【優先権主張番号】16/735,603

(32)【優先日】2020-01-06

(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】シュー， ヨンアン

(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】クオ， チンルイ

(72)【発明者】

【氏名】ゴデット， ルドヴィーク

【審査官】植木 隆和

(56)【参考文献】

【文献】特開昭５７－１９８４６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－１２２５５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００４／００２９０２２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／０２７

Ｇ０３Ｆ ９／００

Ｇ０３Ｆ １／００～１／８６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板上にパターニングされるフィーチャを形成する方法であって、
基板上にマスクレイアウトに基づいて複数のマスクを配置することであって、
前記マスクが前記マスクレイアウトに従って配置されたときに、前記基板が第１の平面に配置され、前記複数のマスクが第２の平面に配置され、
前記マスクレイアウトの前記複数のマスクが、前記第１の平面に平行に、かつ前記基板上のアライメントフィーチャに平行または垂直に、各々延びる縁を有し、
前記基板が、前記マスクレイアウトで配列された前記マスクを通して向けられたエネルギーによってパターニングされるように構成された複数の区域を含み、
パターニングされるように構成された前記複数の区域が、前記マスクを通して向けられた前記エネルギーによってパターニングされるように構成されていない１つ以上の区域によって互いから間隔が空けられており、
パターニングされるように構成された前記複数の区域の各区域が、パターニングされるように構成された前記複数の区域のうちの最も近い区域から、前記基板上の前記アライメントフィーチャに平行または垂直に延びる前記第１の平面内の方向から少なくとも５度オフセットされた方向に沿った最短距離で間隔が空けられている、
複数のマスクを配置することと、
前記マスクが前記基板上に前記マスクレイアウトに従って配置されたときに、前記複数のマスクを通して前記複数の区域に向かってエネルギーを向けて、向けられた前記エネルギーが前記複数の区域の各々に複数のパターニングされたフィーチャを形成することであって、
前記アライメントフィーチャに平行または垂直であることの±２．５度以内にある前記第１の平面内の方向に沿って延びる形成された前記複数のパターニングされたフィーチャの数が、前記アライメントフィーチャに平行または垂直であることの±２．５度以内に整列していない前記第１の平面内の方向に沿って延びる形成された前記複数のパターニングされたフィーチャの数より大きい、
複数のパターニングされたフィーチャを形成することと、
を含む方法。

【請求項2】

前記マスクを通して向けられた前記エネルギーが、可視光または紫外線エネルギーのうちの１つ以上を含む、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記複数のマスクのうちの２つ以上のマスクが、前記マスクレイアウトに従って前記基板上に同時に配置される、請求項１に記載の方法。

【請求項4】

前記複数のマスクが、３つ以上のマスクを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項5】

各マスクが、矩形の形状を有する、請求項１に記載の方法。

【請求項6】

前記マスクレイアウトの前記複数のマスクによって形成された全体的な形状が、非矩形である、請求項５に記載の方法。

【請求項7】

基板上にパターニングされるフィーチャを形成する方法であって、
基板上にマスクレイアウトに基づいて複数のマスクを配置することであって、
前記マスクが前記マスクレイアウトに従って配置されたときに、前記基板が第１の平面に配置され、前記複数のマスクが第２の平面に配置され、
前記マスクレイアウトの前記複数のマスクが、前記第１の平面に平行に、かつ前記基板上のアライメントフィーチャに平行または垂直に、各々延びる縁を有し、
前記基板が、前記マスクレイアウトで配列された前記マスクを通して向けられたエネルギーによってパターニングされるように構成された複数の区域を含み、
パターニングされるように構成された前記複数の区域が、前記マスクを通して向けられた前記エネルギーによってパターニングされるように構成されていない１つ以上の区域によって互いから間隔が空けられており、
パターニングされるように構成された前記複数の区域の各区域が、パターニングされるように構成された前記複数の区域のうちの最も近い区域から、前記基板上の前記アライメントフィーチャに対して平行、垂直、±３０度、±４５度、または±６０度に延びる前記第１の平面内の方向から少なくとも５度オフセットされた方向に沿った最短距離で間隔が空けられている、
複数のマスクを配置することと、
前記マスクが前記基板上に前記マスクレイアウトに従って配置されたときに、前記複数のマスクを通して前記複数の区域に向かってエネルギーを向けて、向けられた前記エネルギーが前記複数の区域の各々に複数のパターニングされたフィーチャを形成することであって、
前記アライメントフィーチャに対して平行、垂直、±３０度、±４５度、または±６０度であることの±２．５度以内にある前記第１の平面内の方向に沿って延びる形成された前記複数のパターニングされたフィーチャの数が、前記アライメントフィーチャに対して平行、垂直、±３０度、±４５度、または±６０度であることの±２．５度以内に整列していない前記第１の平面内の方向に沿って延びる形成された前記複数のパターニングされたフィーチャの数より大きい、
複数のパターニングされたフィーチャを形成することと、
を含む方法。

【請求項8】

前記マスクを通して向けられた前記エネルギーが、可視光または紫外線エネルギーのうちの１つ以上を含む、請求項７に記載の方法。

【請求項9】

前記複数のマスクのうちの２つ以上のマスクが、前記マスクレイアウトに従って前記基板上に同時に配置される、請求項７に記載の方法。

【請求項10】

前記複数のマスクが、３つ以上のマスクを含む、請求項７に記載の方法。

【請求項11】

各マスクが、矩形の形状を有する、請求項７に記載の方法。

【請求項12】

前記マスクレイアウトの前記複数のマスクによって形成された全体的な形状が、非矩形である、請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

基板上にグレーティングを形成する方法であって、
基板上にマスクレイアウトに基づいて複数のマスクを配置することであって、
前記マスクが前記マスクレイアウトに従って配置されたときに、前記基板が第１の平面に配置され、前記複数のマスクが第２の平面に配置され、
前記マスクレイアウトの前記複数のマスクが、前記第１の平面に平行に、かつ前記基板上のアライメントフィーチャに平行または垂直に、各々延びる縁を有し、
前記基板が、前記マスクレイアウトで配列された前記マスクを通して向けられたエネルギーによってパターニングされるように構成された複数の区域を含み、
パターニングされるように構成された前記複数の区域が、前記マスクを通して向けられた前記エネルギーによってパターニングされるように構成されていない１つ以上の区域によって互いから間隔が空けられており、
パターニングされるように構成された前記複数の区域の各区域が、パターニングされるように構成された前記複数の区域のうちの最も近い区域から、前記基板上の前記アライメントフィーチャに平行または垂直に延びる前記第１の平面内の方向から少なくとも５度オフセットされた方向に沿った最短距離で間隔が空けられている、
複数のマスクを配置することと、
前記マスクが前記基板上に前記マスクレイアウトに従って配置されたときに、前記複数のマスクを通して前記複数の区域に向かってエネルギーを向けて、向けられた前記エネルギーが前記複数の区域の各々に複数のグレーティングを形成することであって、
前記アライメントフィーチャに平行または垂直であることの±２．５度以内にある前記第１の平面内の方向に沿って延びる形成された前記複数のグレーティングの数が、前記アライメントフィーチャに平行または垂直であることの±２．５度以内に整列していない前記第１の平面内の方向に沿って延びる形成された前記複数のグレーティングの数より大きい、
複数のグレーティングを形成することと、
を含む方法。

【請求項14】

前記複数の区域が、入力結合領域、中間結合領域、および出力結合領域を含む、請求項１３に記載の方法。

【請求項15】

前記中間結合領域が、前記入力結合領域に最も近い区域であり、
前記中間結合領域と前記入力結合領域との間の距離が、第１の方向において最短である、請求項１４に記載の方法。

【請求項16】

前記中間結合領域が、前記出力結合領域に最も近い区域であり、
前記中間結合領域と前記出力結合領域との間の距離が、第２の方向において最短である、請求項１５に記載の方法。

【請求項17】

前記第１の方向が、前記第２の方向に垂直である、請求項１６に記載の方法。

【請求項18】

前記複数のマスクのうちの２つ以上のマスクが、前記マスクレイアウトに従って前記基板上に同時に配置される、請求項１３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、一般に、例えば、基板にパターンを転写するためにマスクを使用して、基板にパターンを形成する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

［０００２］半導体基板などの基板へのパターン転写は、マスクを用いて行われることが多い。例えば、フォトリソグラフィを用いて、マスクのパターンを基板上に配置されたフォトレジストに転写することができる。基板に形成されるパターンは、マスクのパターンに対応するので、基板に形成されるパターンの複雑さは、対応するマスクの形成の複雑さ、ひいてはコストに直接影響する。さらに、マスクの複雑さ（フィーチャ数など）が増すと、より複雑なマスクを用いて基板を処理する場合、より複雑でないマスクを用いて処理する場合と比較して、スループットの低下を引き起こす可能性がある。

【0003】

［０００３］そのため、マスクの複雑さを軽減し、基板処理のスループットを向上させることができる方法と対応する装置が必要とされている。

【発明の概要】

【0004】

［０００４］本開示の実施形態は、一般に、例えば、基板にパターンを転写するためにマスクを使用して、基板にパターンを形成する方法に関する。一実施形態では、基板上にパターニングされたフィーチャを形成する方法が提供される。この方法は、マスクレイアウトに配列された複数のマスクを基板上に配置することを含み、基板は第１の平面に配置され、複数のマスクは第２の平面に配置され、マスクレイアウトにおける複数のマスクは、それぞれが第１の平面に平行に、かつ基板上のアライメントフィーチャに平行または垂直に延びる縁を有し、基板は、マスクレイアウトに配列されたマスクを通して向けられたエネルギーによってパターニングされるように構成された複数の区域を含み、パターニングされるように構成された複数の区域は、マスクを通して向けられたエネルギーによってパターニングされるように構成されていない１つ以上の区域によって互いから離間され、パターニングされるように構成された複数の区域の各区域は、パターニングされるように構成された複数の区域のうちの最も近い区域から、基板上のアライメントフィーチャに平行または垂直に延びる第１の平面内の方向から少なくとも５度オフセットされた方向に沿った最短距離で離間されている。この方法は、基板上でマスクレイアウトに配列された複数のマスクを通して複数の区域に向かってエネルギーを向けて、複数の区域の各々に複数のパターニングされたフィーチャを形成することを、さらに含み、アライメントフィーチャに平行または垂直であることの±２．５度以内にある第１の平面内の方向に沿って延びる形成された複数のパターニングされたフィーチャの数は、アライメントフィーチャに平行または垂直であることの±２．５度以内に整列していない第１の平面内の方向に沿って延びる形成された複数のパターニングされたフィーチャの数より大きい。

【0005】

［０００５］別の実施形態では、基板上にパターニングされたフィーチャを形成する方法が提供される。この方法は、配置されている基板上に、マスクレイアウトに配列された複数のマスクを配置することを含み、基板は第１の平面に配置され、複数のマスクは第２の平面に配置され、マスクレイアウトにおける複数のマスクは、それぞれが第１の平面に平行に、かつ基板上のアライメントフィーチャに平行または垂直に延びる縁を有し、基板は、マスクレイアウトに配列されたマスクを通して向けられたエネルギーによってパターニングされるように構成された複数の区域を含み、パターニングされるように構成された複数の区域は、マスクを通して向けられたエネルギーによってパターニングされるように構成されていない１つ以上の区域によって互いから離間され、パターニングされるように構成された複数の区域の各区域は、パターニングされるように構成された複数の区域のうちの最も近い区域から、基板上のアライメントフィーチャに対して平行、垂直、±３０度、±４５度、または±６０度に延びる第１の平面内の方向から少なくとも５度オフセットされた方向に沿った最短距離で離間されている。この方法は、基板上でマスクレイアウトに配列された複数のマスクを通して複数の区域に向かってエネルギーを向けて、複数の区域の各々に複数のパターニングされたフィーチャを形成することを、さらに含み、アライメントフィーチャに対して平行、垂直、±３０度、±４５度、または±６０度であることの±２．５度以内にある第１の平面内の方向に沿って延びる形成された複数のパターニングされたフィーチャの数は、アライメントフィーチャに対して平行、垂直、±３０度、±４５度、または±６０度であることの±２．５度以内に整列していない第１の平面内の方向に沿って延びる形成された複数のパターニングされたフィーチャの数より大きい。

【0006】

［０００６］別の実施形態では、基板上にグレーティングを形成する方法が提供される。この方法は、配置されている基板上に、マスクレイアウトに配列された複数のマスクを配置することを含み、基板は第１の平面に配置され、複数のマスクは第２の平面に配置され、マスクレイアウトにおける複数のマスクは、それぞれが第１の平面に平行に、かつ基板上のアライメントフィーチャに平行または垂直に延びる縁を有し、基板は、マスクレイアウトに配列されたマスクを通して向けられたエネルギーによってパターニングされるように構成された複数の区域を含み、パターニングされるように構成された複数の区域は、マスクを通して向けられたエネルギーによってパターニングされるように構成されていない１つ以上の区域によって互いから離間され、パターニングされるように構成された複数の区域の各区域は、パターニングされるように構成された複数の区域のうちの最も近い区域から、基板上のアライメントフィーチャに平行または垂直に延びる第１の平面内の方向から少なくとも５度オフセットされた方向に沿った最短距離で離間されている。この方法は、基板上でマスクレイアウトに配列された複数のマスクを通して複数の区域に向かってエネルギーを向けて、複数の区域の各々に複数のグレーティングを形成することを、さらに含み、アライメントフィーチャに平行または垂直であることの±２．５度以内にある第１の平面内の方向に沿って延びる形成された複数のグレーティングの数は、アライメントフィーチャに平行または垂直であることの±２．５度以内に整列していない第１の平面内の方向に沿って延びる形成された複数のグレーティングの数より大きい。

【0007】

［０００７］本開示の上記の特徴を詳細に理解することができるように、上記で簡単に要約された本開示のより具体的な説明が、実施形態を参照することによって行われ、そのいくつかが、添付の図面に示されている。しかしながら、添付の図面は、本開示の典型的な実施形態のみを示し、したがって、その範囲を限定すると見なされるべきではなく、本開示は、他の同等に有効な実施形態を認めることができることに留意されたい。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1A】従来のパターニングプロセスによる、基板上に配列された３つのマスクの上面図である。

【図1B】図１Ａの出力結合領域の出力パターニング区域の拡大図である。

【図2A】一実施形態による、基板上に配列された４つのマスクの上面図である。

【図2B】図２Ａの基板の出力結合領域の出力パターニング区域の拡大図である。

【図3】一実施形態による、図２Ａに示されたそれぞれのパターニング区域のパターニングされたフィーチャを形成するための方法のプロセスフロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

［００１３］理解を容易にするため、可能な場合には、図に共通する同一の要素を示すために同一の参照番号が使用されている。ある実施形態に開示された要素は、特に言及することなく、他の実施形態に有益に利用され得ることが企図される。ここで参照される図面は、特に断りのない限り、縮尺通りに描かれていると理解されるべきではない。また、提示や説明をわかりやすくするために、図面を簡略化したり、細部や構成要素を省略していることがある。図面および説明は、後述の原理を説明するためのものであり、同様の名称は、同様の要素を示している。

【0010】

［００１４］本開示の実施形態は、一般に、例えば、基板にパターンを転写するためにマスクを使用して、基板にパターンを形成する方法に関する。以下は、導波路コンバイナを形成するための方法の改良を参照して説明されているが、これらの方法の改良は、光リソグラフィや紫外線リソグラフィ（例えば、極端紫外線リソグラフィ）などのリソグラフィや、赤外線やＸ線などの電磁スペクトルの他の部分を使用するリソグラフィなどの、マスクやレチクルを使用してパターンを作成する他の多くの方法にも適用可能である。

【0011】

［００１５］図１Ａは、従来のパターニングプロセスによる、基板１００上に配列された３つのマスク１５１～１５３の上面図である。基板１００は、導波路コンバイナ１０１を含む。導波路コンバイナ１０１は、拡張現実デバイス（図示せず）に用いることができる。導波路コンバイナ１０１は、入力結合領域１１０と、中間結合領域１２０と、出力結合領域１３０とを含む。中間結合領域１２０は、射出瞳拡大領域とも呼ぶことができる。図示しないが、いくつかの実施形態では、中間結合領域１２０と出力結合領域１３０の機能を、同じ領域に設計し、配置することができる。結合領域１１０、１２０、１３０が、導波路コンバイナ１０１を通る光を結合するために使用されて、画像が、拡張現実デバイスのユーザに表示されることができるようになる。結合領域１１０、１２０、１３０は、導波路コンバイナ１０１を通る光を結合するためのパターニングされたフィーチャを含む。パターニングされたフィーチャとしては、ピラー（例えば、円形ピラー、細長いピラー）、グレーティング（例えば、ライン／スペースグレーティング）などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらのパターニングされたフィーチャは、パターニングされたフィーチャが形成される基板の平面内の基準線に対して様々な角度で配向させることができる。例えば、基板がＸＹ平面内に配置され、基板の厚さがＺ方向に延びていると考えられる場合、パターニングされたフィーチャは、ＸＹ平面内の基準線に対して０度から９０度までの任意の角度に沿って配向させることができる。さらに、いくつかの実施形態は、角度の差を決定する特定の関係を有さずに、互いに異なる角度に沿って配向された複数のパターニングされたフィーチャを含んでもよい。パターニングされたフィーチャの大きさもまた様々であり得る。いくつかの実施形態では、パターニングされたフィーチャの大きさは、形成されるデバイスのクリティカルディメンションに従って、例えば約１０ｎｍから約５ｕｍまで、様々であり得る。グレーティングは、結合領域１１０、１２０、１３０を横切ってパターンで配列された斜めのフィーチャを含む。

【0012】

［００１６］入力結合領域１１０は、入って来る光を受け取り、中間結合領域１２０に光を伝達するように構成されている。入力結合領域１１０は、第１の複数のパターニングされたフィーチャ１１４を含む入力パターニング区域１１２を含む。いくつかの実施形態では、複数のパターニングされたフィーチャ１１４は、複数のグレーティングを含むことができる。複数のパターニングされたフィーチャ１１４は、入力結合領域角度１１４Ａによって規定される方向に延びるように、入力パターニング区域１１２を横切って配列され得る。いくつかの実施形態では、入力結合領域１１０は、入力パターニング区域１１２の外側に追加のパターニングされたフィーチャ（図示せず）を含むことができる。これらの追加のパターニングされたフィーチャは、入力結合領域角度１１４Ａとは異なる１つ以上の角度に沿って整列させることができる。

【0013】

［００１７］中間結合領域１２０は、入力結合領域１１０から光を受け取り、出力結合領域１３０に光を伝達するように構成されている。中間結合領域１２０は、複数のパターニングされたフィーチャ１２４を含む中間パターニング区域１２２を含む。いくつかの実施形態では、複数のパターニングされたフィーチャ１２４は、複数のグレーティングを含むことができる。複数のパターニングされたフィーチャ１２４は、中間結合領域角度１２４Ａによって規定される方向に延びるように、中間パターニング区域１２２を横切って配列され得る。いくつかの実施形態では、中間結合領域１２０は、中間パターニング区域１２２の外側に追加のパターニングされたフィーチャ（図示せず）を含むことができる。これらの追加のパターニングされたフィーチャは、中間結合領域角度１２４Ａとは異なる１つ以上の角度に沿って整列させることができる。

【0014】

［００１８］出力結合領域１３０は、中間結合領域１２０から光を受け取り、出力結合領域１３０から画像を出力するように構成されている。出力結合領域１３０は、複数のパターニングされたフィーチャ１３４を含む出力パターニング区域１３２を含む。いくつかの実施形態では、複数のパターニングされたフィーチャ１３４は、複数のグレーティングを含むことができる。複数のパターニングされたフィーチャ１３４は、出力結合領域角度１３４Ａによって規定される方向に延びるように、出力パターニング区域１３２を横切って配列され得る。いくつかの実施形態では、出力結合領域１３０は、出力パターニング区域１３２の外側に追加のパターニングされたフィーチャ（図示せず）を含むことができる。これらの追加のパターニングされたフィーチャは、出力結合領域角度１３４Ａとは異なる１つ以上の角度に沿って整列させることができる。

【0015】

［００１９］３つのマスク１５１～１５３が、導波路コンバイナ１０１の上に配置され得る。第１のマスク１５１は、入力結合領域１１０および中間結合領域１２０の第１の部分１２０_１の上に配置され得る。第２のマスク１５２は、中間結合領域１２０の第２の部分１２０_２の上に配置され得る。第３のマスク１５３は、出力結合領域１３０の上に配置され得る。

【0016】

［００２０］導波路コンバイナ１０１は、基板１００のノッチ１０５に対して第１の配向で配置されている。基板１００のノッチ１０５は、ノッチがＹ軸と揃う第１の位置に基板１００を位置決めするために使用することができる。第１の配向において、入力結合領域１１０は、中間結合領域１２０からＹ方向に間隔をあけて配置されている。さらに、出力結合領域１３０は、第１の配向において、中間結合領域１２０からＸ方向に間隔をあけて配置されている。いくつかの実施形態では、Ｘ軸およびＹ軸は、リソグラフィ装置などの、導波路コンバイナ上にパターニングされたフィーチャを形成するために使用される装置上の軸に対応することができる。マスク１５１～１５３のパターンは、基板１００が第１の位置にあるときにマスク１５１～１５３が結合領域１１０、１２０、１３０の上に配置されたときに、それぞれの結合領域１１０、１２０、１３０上のパターニングされたフィーチャ１１４、１２４、１３４に対応するように形成されている。さらに、マスク１５１～１５３は、結合領域１１０、１２０、１３０に配置することができる上述の追加のパターニングされたフィーチャ（図示せず）を形成するためのパターンを含むこともできる。

【0017】

［００２１］図１Ｂは、図１Ａの出力結合領域１３０の出力パターニング区域１３２の拡大図を示す。図１Ｂは、出力パターニング区域１３２のパターニングされたフィーチャ１３４に対応する第３のマスク１５３のパターンを作製するために使用できる例示的な電子ビーム露光ショット１５３Ｍを、さらに示している。パターニングされたフィーチャ１３４は、出力結合領域角度１３４Ａに沿って整列している。出力結合領域角度１３４Ａは、Ｙ軸（すなわち、ノッチ１０５が指す方向）に対して約３７度である。マスクを作製するために使用される装置は、標準的な角度（例えば、０度、±４５度、および９０度）、ならびに比較的標準的な角度（例えば、±３０度および±６０度）に沿って効率的に動作することができる。例えば、マスクを作製するために使用される装置は、一般に、より少ない数のより大きな電子ビーム露光ショットを使用して、これらの標準的な角度と比較的標準的な角度の約±２．５度以内のパターンをマスクに形成することができる。逆に、この同じ装置は、非標準的な角度（すなわち、上記の標準的な角度や比較的標準的な角度から少なくとも±２．５度オフセットされた角度）に沿って同じ効率でマスクにパターンを生成することはできない。したがって、これらの非標準的な角度に沿ってパターンを生成するには、より多くの数のより小さな電子ビーム露光ショットが必要である。

【0018】

［００２２］パターニングされたフィーチャ１３４は、３７度の非標準的な角度に沿って整列されているので、設計仕様（例えば、パターニングされたフィーチャ１３４の許容ラインエッジラフネス）内のパターニングされたフィーチャ１３４を形成するために使用できる許容パターンを第３のマスク１５３に達成するためには、より多くの数のより小さな電子ビーム露光ショットが必要である。非標準的な角度（例えば、３７度）に沿ってマスクにパターンを形成するために、より少ない数のより大きな電子ビーム露光ショットを使用しようとすると、新たに作製されたマスクに階段効果が生じる。新たに作製されたマスクにおけるこの階段効果は、新たに作製されたマスクで形成されたデバイス上のパターンにおける対応する階段効果を、次にもたらす。そのため、３７度などの非標準的な角度に沿ってパターンが整列したマスクを作製するためには、より多くの数のより小さな電子ビームショットが必要となる。このより多くの数のより小さな電子ビームショットは、マスクを作製するためのスループットを大幅に低下させ、コストを増加させる可能性がある。したがって、上記の非標準的な角度に沿ってマスクにパターンを形成することに関連する問題を回避するための解決策が必要である。

【0019】

［００２３］図２Ａは、一実施形態による、基板２００上に配列された４つのマスク２５１～２５４の上面図である。基板２００は、図１Ａを参照して上記で説明した導波路コンバイナ１０１を含む。基板２００は、図１Ａに示されるような、ノッチ１０５に対する導波路コンバイナ１０１の第１の配向と比較した場合に、導波路コンバイナ１０１がノッチ１０５に対して第２の配向に配置されていることを除いて、基板１００（図１Ａ）と同様である。この第２の配向では、結合領域１１０、１２０、１３０のパターニングされたフィーチャ１１４、１２４、１３４は、Ｘ軸と実質的に整列している。本明細書で使用される場合、軸または角度と実質的に整列しているとは、フィーチャが軸または角度の約±２．５度以内に整列していることを指す。

【0020】

［００２４］導波路コンバイナ１０１をこの第２の配向で基板２００上に配置すると、パターニング区域１１２、１２２、１３２は、Ｘ軸またはＹ軸から実質的にオフセットされた方向に互いから離間される。本明細書で使用される場合、軸から実質的にオフセットされた方向は、その軸から少なくとも５度オフセットされた角度で延びる方向を指す。例えば、基板２００上で、入力結合領域１１０の入力パターニング区域１１２は、Ｘ軸から少なくとも５度オフセットされ、Ｙ軸から少なくとも５度オフセットされたＸＹ平面内の第１の方向Ｄ１における非パターニング区域１０７の部分によって、中間結合領域１２０の中間パターニング区域１２２から離間されている。第１の方向Ｄ１は、その方向に沿って入力結合領域１１０と中間結合領域１２０との間の最短距離があるような方向であり得る。同様に、中間結合領域１２０の中間パターニング区域１２２は、Ｘ軸から少なくとも５度オフセットされ、Ｙ軸から少なくとも５度オフセットされたＸＹ平面内の第２の方向Ｄ２における非パターニング区域１０７の別の部分によって、出力結合領域１３０の出力パターニング区域１３２から離間されている。第２の方向Ｄ２は、その方向に沿って中間結合領域１２０と出力結合領域１３０との間の最短距離があるような方向であり得る。いくつかの実施形態では、第１の方向Ｄ１は、第２の方向Ｄ２に垂直であり得る。

【0021】

［００２５］４つのマスク２５１～２５４が、基板２００の導波路コンバイナ１０１上に配置され得る。第１のマスク２５１は、入力結合領域１１０および中間結合領域１２０の第１の部分１２０_１の上に配置され得る。第２のマスク２５２は、中間結合領域１２０の第２の部分１２０_２の上に配置され得る。第３のマスク２５３は、中間結合領域１２０の第３の部分１２０_３および出力結合領域１３０の第１の部分１３０_１の上に配置され得る。第４のマスク２５４は、出力結合領域１３０の第２の部分１３０_２の上に配置され得る。いくつかの実施形態では、各マスク２５１～２５４は、Ｙ軸と整列した縁（例えば、縁２５２_Ｅ１）およびＸ軸と整列した縁（例えば、縁２５２_Ｅ２）を含むことができる。さらに、いくつかの実施形態では、マスク２５１～２５４のうちの１つ以上のマスク（例えば、マスク２５１～２５４の全て）の各縁が、Ｙ軸またはＸ軸のいずれかと整列している。

【0022】

［００２６］図２Ｂは、図２Ａの基板２００の出力結合領域１３０の出力パターニング区域１３２の拡大図を示す。図２Ｂは、パターニングされたフィーチャ１３４に対応する第３のマスク２５３のパターンを作製するために使用できる例示的な電子ビーム露光ショット２５３Ｍを、さらに示している。パターニングされたフィーチャ１３４は、Ｘ軸と実質的に整列している。パターニングされたフィーチャが、標準的な角度（例えば、０度、±４５度、および９０度）ならびに比較的標準的な角度（例えば、±３０度、および±６０度）に沿って実質的に整列している場合、マスクのパターンを形成するために、より少ない数のより大きな電子ビーム露光ショットを使用することができる。例えば、図２Ｂの例示的な電子ビーム露光ショット２５３Ｍは、Ｙ軸およびノッチ１０５が指す方向に対して９０度の標準的な角度に沿って整列している。したがって、図２Ｂの電子ビームショット２５３Ｍは、３７度の非標準的な角度に沿って整列した図１Ｂの例示的な電子ビーム露光ショット１５３Ｍよりも実質的に大きい。さらに、実質的により大きな電子ビームショット２５３Ｍは、マスク１５３のパターンと比べて、マスク２５３のパターンを形成するために実質的により少ない電子ビームショットが使用されることを可能にし、これは、コストの大幅な削減をもたらし得る。標準的および比較的標準的な角度に沿ってマスクにパターンを形成することによって可能になるこのコスト削減は、非標準的な角度（例えば、３７度）に沿ってマスクにパターンを形成することと比較して、１０分の１以下のコスト削減となり得る。

【0023】

［００２７］標準的および比較的標準的な角度に沿ってマスクにパターンを形成することのコスト削減は、非常に大きいので（例えば、１０分の１）、より多くのマスクを使用しても大幅なコスト削減を達成できる。例えば、図２Ａは、４つのマスク２５１～２５４が使用されるレイアウトを示し、図１Ａは、３つのマスク１５１～１５３が使用されるレイアウトを示すけれども、図１Ａに示すマスク１５１～１５３は、それぞれ、図２Ａに示すマスク２５１～２５４よりも大幅に（１０倍）コストが高くなり得るので、４つのマスク２５１～２５４のレイアウトは、３つのマスク１５３のレイアウトに比べて依然として大幅なコスト削減となる。なお、図２Ａに示される実施形態ではマスクの数が４つであるが、マスクの数は２つ、３つ、又はそれ以上であってもよい。

【0024】

［００２８］図３は、一実施形態による、図２Ａに示されたそれぞれのパターニング区域１１２，１２２，１３２のパターニングされたフィーチャ１１４，１２４，１３４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１Ａ、図１Ｂ、図２Ａ、図２Ｂ、および図３を参照して説明される。

【0025】

［００２９］方法１０００は、ブロック１００２において、基板上のアライメントフィーチャ（例えば、ノッチ１０５）に対する、基板上に形成されるべき複数のコンポーネントの初期レイアウトを分析することによって、開始される。レイアウト内の複数のコンポーネントの各々が、複数のパターニングされたフィーチャを含むことができ、複数のコンポーネントの各々が、上述のように、１つ以上の非パターニング区域１０７によって互いから離間されている。

【0026】

［００３０］例えば、図１Ａを参照すると、結合領域１１０、１２０、１３０（複数のコンポーネント）のパターニングされたフィーチャ１１４、１２４、１３４（複数のパターニングされたフィーチャ）の配向が分析されて、ノッチ１０５がＸＹ平面内で指す方向に対してこれらのパターニングされたフィーチャ１１４、１２４、１３４がＸＹ平面内で延びる角度を決定することができる。さらに、結合領域１１０、１２０、１３０（複数のコンポーネント）は、１つ以上の非パターニング区域１０７によって互いから間隔をあけて配置されている。また、結合領域１１０，１２０，１３０は、ＸＹ平面内でノッチ１０５が指す方向（Ｙ方向）と平行（Ｙ方向）および垂直（Ｘ方向）な、ＸＹ平面内の方向Ｄ１，Ｄ２（図２Ａを参照）に沿って、互いから間隔をあけて配置されている。

【0027】

［００３１］結合領域１１０、１２０、１３０（複数のコンポーネント）内のより多くのパターニングされたフィーチャが、ＸＹ平面内でノッチ１０５が指す方向に対する１つ以上の標準的な角度（例えば、０度、±４５度、９０度）および／または１つ以上の比較的標準的な角度（例えば、±３０度、±６０度）の約±２．５度以内でＸＹ平面内に整列しているかどうかを、分析により決定することができる。例えば、図１Ａを参照すると、結合領域１１０、１２０、１３０のレイアウトが分析されて、パターニングされたフィーチャ１１４、１２４、１３４が、ＸＹ平面内でノッチ１０５が指す方向に対してＸＹ平面内で約３７度に配向されており、これは１つ以上の標準的な角度または比較的標準的な角度の±２．５度以内ではないと決定することができる。

【0028】

［００３２］ブロック１００２における分析が、ＸＹ平面内でノッチ１０５が指す方向に対するＸＹ平面内の１つ以上の標準的な角度（例えば、０度、±４５度、９０度）および／または１つ以上の比較的標準的な角度（例えば、±３０度、±６０度）の約±２．５度以内でＸＹ平面内に整列している、結合領域１１０、１２０、１３０（複数のコンポーネント）内のパターニングされたフィーチャの数が、それらの限界に従って整列していないパターニングされたフィーチャの数より大きいと決定した場合、方法１０００は終了することができる。他方、図１Ａに示す場合のように、ブロック１００２における分析が、ＸＹ平面内でノッチ１０５が指す方向に対するＸＹ平面内の１つ以上の標準的な角度（例えば、０度、±４５度、９０度）および／または１つ以上の比較的標準的な角度（例えば、±３０度、±６０度）の約±２．５度以内でＸＹ平面内に整列していない、結合領域１１０、１２０、１３０（複数のコンポーネント）内のパターニングされたフィーチャの数が、それらの限界に従って整列しているパターニングされたフィーチャの数より大きいと決定した場合、方法１０００はブロック１００４に続く。

【0029】

［００３３］ブロック１００４において、以下の限界に従って整列していないパターニングされたフィーチャの数と比較して、結合領域１１０、１２０、１３０（複数のコンポーネント）内のより多くのパターニングされたフィーチャが、ノッチ１０５が指す方向に対する１つ以上の標準的な角度（例えば、０度、±４５度、９０度）および／または１つ以上の比較的標準的な角度（例えば、±３０度、±６０度）の約±２．５度以内に整列するように、結合領域１１０、１２０、１３０（複数のコンポーネント）のレイアウトが、ノッチ１０５に対して回転される。例えば、図２Ａは、結合領域１１０、１２０、１３０（複数のコンポーネント）のレイアウトが、ノッチ１０５および図１Ａのレイアウトに対してどのように回転されるかの例を提供する。この回転により、以下の限界に従って整列していないパターニングされたフィーチャの数と比較したときに、結合領域１１０、１２０、１３０（複数のコンポーネント）内のより多くのパターニングされたフィーチャが、ノッチ１０５が指す方向に対する（上述の）標準的な角度および比較的標準的な角度の約±２．５度以内に整列する。

【0030】

［００３４］ブロック１００４における回転は、各結合領域１１０、１２０、１３０を、ＸＹ平面内でノッチ１０５が指す方向と平行または垂直な方向から実質的にオフセットされた（すなわち、５度以上オフセットされた）ＸＹ平面内の方向に沿った最短距離で最も近い結合領域１１０、１２０、１３０から離間させる。例えば、図２Ａに示すように、結合領域１１０、１２０は、ＸＹ平面内でノッチ１０５が指す方向（Ｙ方向）と平行または垂直な方向から実質的にオフセットされたＸＹ平面内の方向Ｄ１に沿った最短距離で互いから離間されている。同様に、結合領域１２０、１３０は、ＸＹ平面内でノッチ１０５が指す方向（Ｙ方向）と平行または垂直な方向から実質的にオフセットされたＸＹ平面内の方向Ｄ２に沿った最短距離で互いから離間されている。

【0031】

［００３５］ブロック１００６において、ブロック１００４で決定されたノッチ１０５に対する結合領域１１０、１２０、１３０のコンポーネントレイアウトに対して、複数のマスクを含むマスクレイアウトが決定される。ノッチが指す方向と平行および垂直に延びる縁を持つ矩形マスクについて、マスクレイアウトを決定することができる。例えば、図２Ａは、ブロック１００４で決定された、ノッチに対する結合領域１１０、１２０、１３０のコンポーネントレイアウト上に配置されるべき矩形マスク２５１～２５４のレイアウトを示す。さらに、図２Ｂは、矩形マスク２５１～２５４の縁（例えば、縁２５２_Ｅ１、２５２_Ｅ２）が、ノッチ１０５が指す方向と平行および垂直に延びていることを示している。個々のマスク２５１～２５４は矩形であるが、マスクレイアウトの全体的な形状は、Ｌ字型やＴ字型など、非矩形の形状であってもよい。図２Ｂに示す実施形態などのいくつかの実施形態では、マスクレイアウトの全体的な形状は、不規則な形状であってもよい。

【0032】

［００３６］ブロック１００８において、図２Ａを参照すると、マスク２５１～２５４は、配置された基板２００の上に、ブロック１００６で決定されたマスクレイアウトで配置される。基板２００は第１のＸＹ平面に配置されていると記述することができ、マスク２５１～２５４は第２のＸＹ平面に配置されていると記述することができる。第１のＸＹ平面は、第２のＸＹ平面と平行であってもよい。マスク２５１～２５４はそれぞれ、基板２００上のアライメントフィーチャ（すなわち、ノッチ１０５）に平行または垂直に第２のＸＹ平面内に延びる縁（例えば、縁２５２_Ｅ１、２５２_Ｅ２）を有することができる。なお、複数のマスクのうちの２つ以上のマスクが、マスクレイアウトに従って基板上に同時に配置されればよい。

【0033】

［００３７］ブロック１０１０において、図２Ａを参照すると、ブロック１００８で説明したように基板２００上にマスクレイアウトで配置されたマスク２５１～２５４を通して、エネルギー（例えば、可視光またはＵＶエネルギー）が向けられて、パターニング領域１１０、１２０、１３０に複数のパターニングされたフィーチャ１１４、１２４、１３４を含む複数のパターニングされたフィーチャを形成する。ブロック１０１０において、アライメントフィーチャ（例えば、ノッチ１０５）に対して平行、垂直、±３０度、±４５度、または±６０度であることの±２．５度以内にある第１のＸＹ平面内の方向に沿って延びる形成された複数のパターニングされたフィーチャの数は、アライメントフィーチャに対して平行、垂直、±３０度、±４５度、または±６０度であることの±２．５度以内に整列していない第１の平面内の方向に沿って延びる形成された複数のパターニングされたフィーチャの数よりも大きい。例えば、図２Ａは、複数のパターニングされたフィーチャ１１４、１２４、１３４が、ノッチが指す方向に対して垂直に延びていることを示している。さらに、結合領域１１０、１２０、１３０は、他の方向に延びる他のパターニングされたフィーチャ（図示せず）を含むことができるが、複数のパターニングされたフィーチャ１１４、１２４、１３４の数は、これらの他のフィーチャよりも数が多い。

【0034】

［００３８］全般的に言えば、一見すると、図２Ａに示されるマスクレイアウトは、図１Ａに示されるマスクレイアウトと比較して幾分ずれて配置され不規則に見えるが、図２Ａのマスクレイアウトおよび方法１０００に記載の関連プロセスは、導波路コンバイナのためのグレーティングを形成することなどの、基板上にパターニングされたフィーチャを作製することに関連するコストを大幅に削減することができる。さらに、図１Ａで３つのマスクのみが使用されていることと比較して、図２Ａは、４つのマスクが使用されていることを示すにもかかわらず、図２Ａに示す各マスクのコストは、図１Ａに示す各マスクのコストよりも著しく低く（１０分の１など）することができるので、図２Ａの４つのマスクの全体コストは、図１Ａに示すマスクのコストよりも著しく低くすることができる。図２Ａで示した実施形態における資本コストの削減は、最終的に、これらのマスクを使用することで生成される導波路コンバイナなどのデバイスのコストを削減することになる。

【0035】

［００３９］上記は本開示の実施形態に向けられているが、本開示の他のさらなる実施形態が、その基本的な範囲から逸脱することなく考案され、その範囲は、以下の特許請求の範囲によって決定される。

【図1A】

【図1B】

【図2A】

【図2B】

【図3】