特許 7542536 基板上にデバイスを形成する方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-22

(45)【発行日】2024-08-30

(54)【発明の名称】基板上にデバイスを形成する方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/265 20060101AFI20240823BHJP

【ＦＩ】

H01L21/265 603C

H01L21/265 603D

【請求項の数】 15

(21)【出願番号】P 2021533793

(86)(22)【出願日】2019-12-06

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-02-09

(86)【国際出願番号】 US2019064966

(87)【国際公開番号】W WO2020131431

(87)【国際公開日】2020-06-25

【審査請求日】2022-11-16

(31)【優先権主張番号】62/780,792

(32)【優先日】2018-12-17

(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】オルソン， ジョセフ シー．

(72)【発明者】

【氏名】ゴデット， ルドヴィーク

(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】フー， ジンシン

【審査官】桑原 清

(56)【参考文献】

【文献】特開２００２－１７０６０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－１７３６２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－０７８７５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００１－５２６３２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０８４４９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１７－５２５８５３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／２６５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板上にデバイスを形成するための方法であって、
１つ又は複数のイオンビームチャンバから１つ又は複数の第１のイオンビームを投射して、基板の第１の表面に１つ又は複数のデバイスを形成することと、
１つ又は複数のイオンビームチャンバから１つ又は複数の第２のイオンビームを投射して、前記基板の第２の表面に１つ又は複数のデバイスを形成すること
を含み、前記第１の表面が、前記基板の片方の側にあり、前記第２の表面が、前記第１の表面の反対側にあり、
前記第１のイオンビームのうち１つ又は複数、又は前記第２のイオンビームのうち１つ又は複数が、前記基板を保持するペデスタルにおいて１つ又は複数の孔を通過して投射され、前記１つ又は複数のデバイスを形成する、方法。

【請求項2】

前記１つ又は複数の第１のイオンビームの各々が、前記基板の前記第１の表面に対して最適化された角度で方向付けられ、
前記１つ又は複数の第２のイオンビームの各々が、前記基板の前記第２の表面に対して最適化された角度で方向付けられる、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記基板が、フレキシブル基板である、請求項１に記載の方法。

【請求項4】

ローリングシステムを介して、前記１つ又は複数の第１及び第２のイオンビームの経路内に前記第１の表面及び前記第２の表面を有する前記基板の部分をローリングさせること
をさらに含む、請求項３に記載の方法。

【請求項5】

前記ローリングシステムが、複数のローラ及び複数のローラアクチュエータを備えている、請求項４に記載の方法。

【請求項6】

基板上にデバイスを形成するためのシステムであって、
基板の第１の表面に向けて、１つ又は複数の第１のイオンビームを投射するように位置付けされた１つ又は複数のイオンビームチャンバ、
前記基板の第２の表面に向けて、１つ又は複数の第２のイオンビームを投射するように位置付けされた１つ又は複数のイオンビームチャンバ、及び
前記基板を保持するように構成されたペデスタルであって、前記第１のイオンビームのうち１つ又は複数、又は前記第２のイオンビームのうち１つ又は複数を通過させて、前記基板上に１つ又は複数のデバイスを形成するように構成された孔を備える、ペデスタル、
を備え、前記第１の表面が、前記基板の片方の側にあり、前記第２の表面が、前記第１の表面の反対側にある、システム。

【請求項7】

前記１つ又は複数の第１のイオンビームの各々が、前記基板の前記第１の表面に対して最適化された角度で方向付けられ、
前記１つ又は複数の第２のイオンビームの各々が、前記基板の前記第２の表面に対して最適化された角度で方向付けられる、請求項６に記載のシステム。

【請求項8】

前記基板が、フレキシブル基板である、請求項７に記載のシステム。

【請求項9】

前記１つ又は複数のデバイスが前記基板の種々の部分に形成されるように、前記基板に近接して、ｙ方向及びｘ方向のうちの少なくとも１つの方向に沿って、前記ペデスタルを移動させるように構成されたスキャナをさらに備えている、請求項６に記載のシステム。

【請求項10】

前記ペデスタルが、スキャナを介して移動させられる、請求項９に記載のシステム。

【請求項11】

命令が記憶されたコンピュータ可読媒体であって、前記命令は、１つ又は複数のプロセッサによって実行されると、システムに、
１つ又は複数のイオンビームチャンバから１つ又は複数の第１のイオンビームを投射して、基板の第１の表面に１つ又は複数のデバイスを形成することと、
１つ又は複数のイオンビームチャンバから１つ又は複数の第２のイオンビームを投射して、前記基板の第２の表面に１つ又は複数のデバイスを形成すること
を実行させ、前記第１の表面が、前記基板の片方の側にあり、前記第２の表面が、前記第１の表面の反対側にあり、
前記第１のイオンビームのうち１つ又は複数、又は前記第２のイオンビームのうち１つ又は複数が、前記基板を保持するペデスタルにおいて１つ又は複数の孔を通過して投射され、前記１つ又は複数のデバイスを形成する、コンピュータ可読媒体。

【請求項12】

前記１つ又は複数の第１のイオンビームの各々が、前記基板の前記第１の表面に対して最適化された角度で方向付けられ、
前記１つ又は複数の第２のイオンビームの各々が、前記基板の前記第２の表面に対して最適化された角度で方向付けられる、請求項１１に記載のコンピュータ可読媒体。

【請求項13】

前記基板が、フレキシブル基板である、請求項１１に記載のコンピュータ可読媒体。

【請求項14】

前記命令は、１つ又は複数のプロセッサによって実行されると、前記システムに、
前記１つ又は複数の第１及び第２のイオンビームの経路内に前記第１の表面及び前記第２の表面を有する前記基板の部分をローリングさせること
をさらに実行させる、請求項１３に記載のコンピュータ可読媒体。

【請求項15】

ローリングシステムが、複数のローラ及び複数のローラアクチュエータを備えている、請求項１４に記載のコンピュータ可読媒体。

【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、基板上にデバイスを形成するための方法及び装置に関する。

【背景技術】

【0002】

［０００２］仮想現実は、概して、ユーザが見かけ上の物理的存在を有する、コンピュータが生成した模擬環境であると考えられている。仮想現実体験は、３Dで生成され、ヘッドマウントディスプレイ（head-mounted display：HMD）（例えば、実際の環境に取って代わる仮想現実環境を表示するためのレンズとしてのニアアイディスプレイパネルを有する眼鏡又は他のウェアラブルディスプレイデバイス）で見ることができる。

【0003】

［０００３］しかしながら、拡張現実は、ユーザが眼鏡又は他のHMDデバイスのディスプレイレンズを通して周囲環境を見ながらも、表示のために生成されて環境の一部として現れる仮想物体の画像も見ることができるような体験を可能にする。拡張現実には、任意の種類の入力（例えば、音声入力及びハプティック入力）や、ユーザが体験する環境を強化又は拡張する仮想画像、グラフィックス、及びビデオが含まれる場合がある。

【0004】

［０００４］仮想画像は、周囲環境に重ね合わされ、ユーザに拡張現実体験を提供する。導波路は、画像の重ね合わせを補助するために使用される。生成された光は、その光が導波路から出て周囲環境に重ね合わされるまで、導波路を通して伝搬される。光学デバイスは、概して、種々の波長の光を導くために、同一の基板上に物理的性質の異なる複数の導波路を必要とする。

【0005】

［０００５］当該技術分野における１つの欠点は、同一の基板上に導波路を製造することが、時間のかかるプロセスであることである。種々の材料特性を有する導波路を製造するためには、フォトリソグラフィにおいて種々のマスキング工程及び方法が必要とされる。さらに、一部のフォトリソグラフィ方法は、種々の導波路においてデバイスの様々な間隔及びプロファイルを形成する能力を有していない。

【0006】

［０００６］したがって、基板の種々の部分にデバイスを形成することを可能にする製造プロセスが必要とされている。

【発明の概要】

【0007】

［０００７］本開示の実施形態は、概して、基板上にデバイスを形成するための方法及び装置に関する。

【0008】

［０００８］一実施形態では、基板上にデバイスを形成するための方法は、１つ又は複数のイオンビームチャンバから１つ又は複数のイオンビームを投射して、基板の第１の表面に１つ又は複数のデバイスを形成することと、１つ又は複数のイオンビームチャンバから１つ又は複数のイオンビームを投射して、基板の第２の表面に１つ又は複数のデバイスを形成することを含み、第１の表面は、基板の片方の側にあり、第２の表面は、第１の表面の反対側にある。

【0009】

［０００９］別の実施形態では、基板上にデバイスを形成するためのシステムは、基板の第１の表面に向けて、１つ又は複数のイオンビームを投射するように位置付けされた１つ又は複数のイオンビームチャンバ、及び基板の第２の表面に向けて、１つ又は複数のイオンビームを投射するように位置付けされた１つ又は複数のイオンビームチャンバを備え、第１の表面は、基板の片方の側にあり、第２の表面は、第１の表面の反対側にある。

【0010】

［００１０］別の実施形態では、コンピュータ可読媒体は、命令を記憶しており、該命令は、１つ又は複数のプロセッサによって実行されると、システムに、１つ又は複数のイオンビームチャンバから１つ又は複数のイオンビームを投射して、基板の第１の表面に１つ又は複数のデバイスを形成することと、１つ又は複数のイオンビームチャンバから１つ又は複数のイオンビームを投射して、基板の第２の表面に１つ又は複数のデバイスを形成することを実行させ、第１の表面は、基板の片方の側にあり、前記第２の表面は、第１の表面の反対側にある。

【0011】

［００１１］本開示の上述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され得ることに留意されたい。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1A】本明細書に記載された少なくとも１つの実施形態に係る、複数のレンズが配置された基板の斜視正面図である。

【図1B】本明細書に記載された少なくとも１つの実施形態に係る導波結合器の斜視正面図である。

【図2A】本明細書に記載された少なくとも１つの実施形態に係るシステムの概略図である。

【図2B】本明細書に記載された少なくとも１つの実施形態に係るシステムの概略図である。

【図2C】本明細書に記載された少なくとも１つの実施形態に係るイオンビームチャンバのうちの１つの近接概略図を示す。

【図3】本明細書に記載された少なくとも１つの実施形態に係る方法のフロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

［００１８］理解を容易にするために、可能な場合には、図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。

【0014】

［００１９］以下の記載では、本開示の実施形態のより完全な理解をもたらすために、多数の具体的な詳細が提示されている。しかしながら、当業者には、これらの具体的な詳細のうちの１つ又は複数がなくても、本開示の実施形態のうちの１つ又は複数を実施することが可能であることが明白であろう。他の例では、本開示の実施形態のうちの１つ又は複数を不明瞭にしないため、周知の機能は説明されていない。

【0015】

［００２０］本開示の実施形態は、基板上にデバイスを形成するためのシステム及び方法に関する。例えば、基板上にデバイスを形成するための方法は、１つ又は複数のイオンビームチャンバから１つ又は複数のイオンビームを投射して、基板の第１の表面に１つ又は複数のデバイスを形成することと、１つ又は複数のイオンビームチャンバから１つ又は複数のイオンビームを投射して、基板の第２の表面に１つ又は複数のデバイスを形成することを含み得る。これらの実施形態では、第１の表面第１の表面は、基板の片方の側にあり、前記第２の表面は、第１の表面の反対側にある。したがって、イオンビームは、基板の両側にデバイスを形成することができる。

【0016】

［００２１］図１Ａは、少なくとも１つの実施形態に係る基板１０１の斜視正面図を示す。基板１０１は、光学デバイスにおいて使用されるように構成されている。基板１０１は、当技術分野で使用される任意の基板であり得る。例えば、基板１０１は、半導体材料（例えば、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、シリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）、及び／又はガリウムヒ素（ＧａＡｓ）のようなＩＩＩ－Ｖ族半導体）を含む。別の例では、基板１０１は、透明材料（例えば、ガラス及び／又はプラスチック）を含む。基板１０１は、その上に任意の数の絶縁層、半導体層、又は金属層を有してもよい。

【0017】

［００２２］図示のように、基板１０１は、表面１０４上に配置された複数のレンズ１０３を含む。複数のレンズ１０３は、基板１０１の使用に応じて、光を集光するように構成されている。複数のレンズ１０３は、行及び列のグリッドで基板１０１上に配置される。本明細書に記載された実施形態に従って、基板１０１に複数のレンズ１０３を配置する他の適切な配置が実施可能であるように意図されている。本明細書に記載される導波結合器（waveguide combiners）を製造する方法の後、複数のレンズ１０３の各レンズは、導波結合器１００を含む。

【0018】

［００２３］図１Ｂは、１つの実施形態に係る導波結合器１００の斜視正面図を示す。導波路結合器１００は、電磁放射（例えば、光）を導くように構成されている。図示のように、導波結合器１００は、複数の領域を含み、複数の領域は、複数の格子１０２を含む複数の格子１０２は、マイクロディスプレイから強度を有する光の入射ビーム（仮想画像）を受け入れるように構成されている。複数の格子１０２の各格子は、入射ビームを複数のモードに分割し、各ビームが１つのモードを有する。０次モード（T_０）ビームは、導波結合器１００において、屈折して戻されるか又は失われる。正の１次モード（T_１）ビームは、導波結合器１００を通って、複数の格子１０２まで全内部反射（total internal-reflection：TIR）を受ける。負の１次モード（T_-１）ビームは、T_１ビームとは反対方向に導波結合器１００内を伝搬する。T_-１ビームは、導波結合器１００を通してTIRを受ける。

【0019】

［００２４］図２A及び図２Bは、本明細書に記載された少なくとも１つの実施形態に係るシステム２００を示す。システム２００は、種々の角度でイオンビーム２０６を基板１０１に露光するように構成されている。基板１０１は、フレキシブル基板であり得る。図示のように、システム２００は、ペデスタル２０２、複数のイオンビームチャンバ２０８、スキャナ２１２、及びローリングシステム２１６を含む。

【0020】

［００２５］基板１０１の表面１０６に向けて配向された１つ又は複数のイオンビームチャンバ２０８によって生成されたイオンビーム２０６に表面１０６が露光されるように、ペデスタル２０２が基板１０１を保持する。ここで、デバイス２０４は、例えば、格子１０２であってもよい。ペデスタル２０２は、１つ又は複数の孔２０７を有しており、それにより、１つ又は複数のイオンビーム２０６が１つ又は複数の孔２０７を通過して、表面１０６に１つ又は複数のデバイス２０４を形成することが可能になる。さらに、基板１０１の表面１０４は、表面１０６に向けられた１つ又は複数のイオンビームチャンバ２０８によって生成された１つ又は複数のイオンビーム２０６に露光される。表面１０４と表面１０６の両方が、１つ又は複数のイオンビーム２０６に露光されて、表面１０４と表面１０６の両方にデバイス２０４が形成される。図２Ａ及び図２Ｂに示すように、表面１０４は、基板１０１の片側に配置され、表面１０６は、表面１０４の反対側に配置される。したがって、システム２００は、基板１０１の両側に１つ又は複数のデバイス２０４を生成するように構成されている。さらに、システム２００は、１つ又は複数のデバイス２０４が基板１０１の種々の部分に形成され得るように、基板に近接して、ｙ方向及びｘ方向のうちの少なくとも１つの方向に沿って、ペデスタル２０２を移動させるように操作可能なスキャナ２１２を含み得る。

【0021】

［００２６］基板１０１は、巻回可能な且つフレキシブルな特性を有しており、ローリングシステム２１６は、イオンビーム２０６の経路内の基板１０１の部分を巻いて、デバイス２０４を形成するように構成されている。図示のように、ローリングシステム２１６は、複数のローラ２１４及び複数のローラアクチュエータ２１５を含む。ローラ２１４が基板１０１のロールされた部分２１８を回転させることにより、基板の追加部分２２０を１つ又は複数のイオンビーム２０６に露光させることができる。各々のローラアクチュエータ２１５は、複数のローラ２１４のうちの１つを回転させて、基板１０１の種々の部分を１つ又は複数のイオンビーム２０６に露光させるように構成されている。

【0022】

［００２７］図２Cは、本明細書に記載された少なくとも１つの実施形態に係るイオンビームチャンバ２０８のうちの１つの近接概略図を示す。図示のように、イオンチャンバ２０８は、リボンビーム又はスポットビームのようなイオンビーム２０６を生成するように構成されたイオンビーム源２０３を含む。幾つかの実施形態では、イオンビームチャンバ２０８は、基板１０１の表面に対して最適化された角度でイオンビーム２０６を方向付けて、基板１０１の種々の部分にデバイス２０４を形成するように構成されている。角度付けられたエッチングシステム２００は、発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイ２３２を有する抽出電極２３０をさらに含む。ＬＥＤアレイ２３２は、複数のＬＥＤから構成され得る。複数のＬＥＤは、デバイス２０４に対応するイオンビーム２０６に面する基板１０１の表面１０４に温度分布をもたらすことができるように、複数の格子１０１のうちの１つ又は複数のような、行と列のアレイに配置される。

【0023】

［００２８］システム２００は、イオンビームチャンバ２０８、LEDアレイ２０５、スキャナ２１２、及びローラアクチュエータ２１５と通信するように操作可能なコントローラ２５０をさらに含む。コントローラ２５０は、システム２００の態様を制御するように操作可能であり、以下で説明する方法３００を操作するように構成されている。図示のように、コントローラ２５０は、中央処理装置（ＣＰＵ）２５２、メモリ２５４、及び支持回路（又はＩ／Ｏ）２５６を含む。ＣＰＵ２５２は、様々なプロセス及びハードウェア（例えば、パターン生成器、モータ、及び他のハードウェア）を制御し、プロセス（例えば、処理時間、及び基板の位置又は場所）をモニターするために、産業環境で使用される任意の形態のコンピュータプロセッサのうちの１つであってもよい。メモリ２５４は、ＣＰＵ２５２に接続されており、容易に利用可能なメモリ（例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）、フロッピーディスク、ハードディスク、又は任意の他の形態のローカル若しくは遠隔のデジタルストレージ）のうちの１つ又は複数であってよい。ＣＰＵ２５２に指令を与えるために、ソフトウェア指令及びデータを符号化して、メモリ２５４内に記憶することができる。従来の様態でＣＰＵを支持するために、支持回路２５４もＣＰＵ２５２に接続されている。支持回路２５４は、従来のキャッシュ、電源、クロック回路、入出力回路、サブシステムなどを含んでよい。

【0024】

［００２９］図３は、本明細書に記載された少なくとも１つの実施形態に係る方法３００のフロー図である。これらの実施形態では、方法３００は、図１から図２Cに記載されたシステム及びデバイスを用いて実行されるが、これらのシステム及びデバイスに限定されず、他の類似のシステム及びデバイスを用いて実行することができる。

【0025】

［００３０］ブロック３０２では、１つ又は複数のイオンビーム２０６は、イオンビームチャンバ２０８のうちの１つ又は複数から投射され、基板１０１の表面１０４に１つ又は複数のデバイス２０４が形成される。１つ又は複数のイオンビーム２０６の各々は、基板１０１の表面１０４に対して最適化された角度で方向付けられ得る。幾つかの実施態様では、基板１０１は、フレキシブル基板であり、それにより、ローリングシステム２１６は、１つ又は複数のイオンビーム２０６の経路内に基板１０１の表面１０４の部分をローリングさせることができる。

【0026】

［００３１］ブロック３０４では、１つ又は複数のイオンビーム２０６は、１つ又は複数のイオンビームチャンバ２０８から投射され、基板１０１の表面１０６に１つ又は複数のデバイス２０４が形成される。１つ又は複数のイオンビーム２０６の各々は、基板１０１の表面１０６に対して最適化された角度で方向付けられ得る。幾つかの実施形態では、ローリングシステム２１６は、１つ又は複数のイオンビーム２０６の経路内に基板１０１の表面１０６の部分をローリングさせることができる。

【0027】

［００３２］これらの実施形態では、表面１０４は、基板１０１の片側にあり、表面１０６は、表面１０４の反対側にある。したがって、イオンビーム２０６は、基板１０１の両側にデバイスを形成することができる。幾つかの実施形態では、ペデスタル２０２は、１つ又は複数のデバイス２０４が基板１０１の種々の部分に形成されるように、基板１０１に近接して、ｙ方向及びｘ方向のうちの少なくとも１つの方向に沿って移動し得る。スキャナ２１２は、ペデスタル２０２を移動させるように作動し得るが、他の構成によってもペデスタル２０２を移動させることができる。

【0028】

［００３３］上記は本発明の実装形態を対象としているが、本発明の基本的な範囲から逸脱することなく、本発明の他のさらなる実装形態を考案することもでき、本発明の範囲は、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2C】

【図3】