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特表2023-551813傾斜した角度を有する構造を形成するためのリソグラフィ方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-12-13
(54)【発明の名称】傾斜した角度を有する構造を形成するためのリソグラフィ方法
(51)【国際特許分類】
G03F 7/20 20060101AFI20231206BHJP
G02B 27/02 20060101ALI20231206BHJP
【ＦＩ】
G03F7/20 501
G02B27/02 Z
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023531501
(86)(22)【出願日】2021-11-23
(85)【翻訳文提出日】2023-07-21
(86)【国際出願番号】 US2021060520
(87)【国際公開番号】W WO2022115430
(87)【国際公開日】2022-06-02
(31)【優先権主張番号】63/119,497
(32)【優先日】2020-11-30
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【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】フー， ジンシン
(72)【発明者】
【氏名】ヤン， ジェンハン
(72)【発明者】
【氏名】ゴデット， ルドヴィーク
【テーマコード（参考）】
2H197
2H199
【Ｆターム（参考）】
2H197AB13
2H197CA05
2H197CA06
2H197CA08
2H197CA10
2H197HA10
2H197JA15
2H197JA17
2H199CA12
2H199CA53
2H199EA10
(57)【要約】
本開示は一般に、透明な基板上に配設されたナノ構造を備える光学装置を形成する方法に関する。ナノ構造を形成する第１のプロセスは、ガラス基板上に第１の材料の第１の層を堆積させることと、第１の層に１つまたは複数のトレンチを形成することと、第１の材料の第１の部分と第２の材料の第２の部分が交互に配された第１の交互層を形成するために、１つまたは複数のトレンチ内に第２の材料の第２の層を堆積させることと、を含む。第１の交互層を覆って追加の交互層を形成するために、第１のプロセスは１回または複数回繰り返される。各交互層の各第１の部分は、隣り合う交互層の隣り合う第１の部分と接触させかつそこからある距離だけずらして配設される。第２のプロセスは、複数のナノ構造を形成するために、各交互層から第１の部分または第２の部分のいずれかを除去することを含む。
【選択図】図４Ｃ
【選択図】図４Ｃ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
リソグラフィツールを使用して複数の傾斜したナノ構造を形成する方法であって、第１のプロセスを実行することであり、
透明な基板の第１の表面上に第１の材料を含む第１の層を堆積させること、
１つまたは複数のトレンチを形成するために、前記第１の材料を含む前記第１の層の１つまたは複数の第１の部分を除去すること、ならびに、
前記１つまたは複数のトレンチ内に第２の材料を含む第２の層を堆積させることで、その結果互いに接触して交互に配された前記第１の材料を含む第１の残存部分および前記第２の材料を含む第２の残存部分を備える第１の交互層が形成され、前記第２の材料は前記第１の材料とは異なっている、１つまたは複数のトレンチ内に第２の材料を含む第２の層を堆積させること、を含む、第１のプロセスを実行することと、
前記第１のプロセスを１回または複数回繰り返すことであり、その結果前記第１の交互層を覆って１つまたは複数の追加の交互層が形成され、各交互層の各第１の残存部分は隣り合う交互層の隣り合う第１の残存部分と接触し、かつそこから第１の距離だけずらされる、前記第１のプロセスを１回または複数回繰り返すことと、
第２のプロセスを実行することであり、
各交互層から各第２の残存部分を除去すること、および、
各第１の残存部分の側壁をエッチングすることで、その結果前記側壁が平滑化されて前記第１の材料を含む前記複数の傾斜したナノ構造が形成され、前記複数の傾斜したナノ構造の各々は前記透明な基板の前記第１の表面から０°から約９０°までの角度で配設される、各第１の残存部分の側壁をエッチングすること、を含む、第２のプロセスを実行することと、を含む、リソグラフィツールを使用して複数の傾斜したナノ構造を形成する方法。
【請求項2】
前記第１のプロセスは、前記交互層の合計が約２０ｎｍから約２μｍまでの高さを有するまで１回または複数回繰り返される、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
各第１の残存部分は第１の幅を有し、前記第１の幅は前記第１の距離よりも大きく、前記第１の距離は約１０ｎｍから約２００ｎｍまでである、請求項１に記載の方法。
【請求項4】
前記第１の材料はＴｉ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｚｒ、Ａｌ、またはＨｆを含み、前記第２の材料は有機平坦化層、スピンオンガラス、ＳｉＮ、またはＳｉ含有材料を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項5】
各第１の残存部分の前記側壁はＣＨ３Ｆ、ＣＨ４、ＣＨＦ３、ＣＦ４、またはＯ２を使用してエッチングされる、請求項１に記載の方法。
【請求項6】
各交互層は約１０ｎｍから約１００μｍまでの厚さを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項7】
前記リソグラフィツールはｇ線、ｈ線、ｉ線、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１９３ｎｍ液浸、または極端紫外線リソグラフィツールである、請求項１に記載の方法。
【請求項8】
リソグラフィツールを使用して複数の傾斜したナノ構造を形成する方法であって、第１のプロセスを実行することであり、
透明な基板の上に第１の材料を含む第１の層を堆積させること、
１つまたは複数のトレンチを形成するために、前記第１の材料を含む前記第１の層の１つまたは複数の第１の部分を除去すること、
前記第１の材料とは異なる第２の材料を含む第２の層を前記第１の材料を覆って前記１つまたは複数のトレンチ内に堆積させること、ならびに、
前記第２の材料を含む前記第２の層をエッチングし平坦化することで、その結果互いに接触して配設されている前記第１の材料を含む第１の残存部分および前記第２の材料を含む第２の残存部分を備える第１の交互層が形成され、前記第１の交互層は約１０ｎｍから約１００μｍまでの厚さを有する、前記第２の材料を含む前記第２の層をエッチングし平坦化すること、を含む、第１のプロセスを実行することと、
前記第１のプロセスを１回または複数回繰り返すことであり、その結果前記第１の交互層を覆って１つまたは複数の追加の交互層が形成され、各交互層の各第２の残存部分は隣り合う交互層の隣り合う第２の残存部分と接触し、かつそこから第１の距離だけずらされて配設される、前記第１のプロセスを１回または複数回繰り返すことと、
第２のプロセスを実行することであり、
各交互層から各第１の残存部分を除去すること、および、
前記第２の材料を含む複数の傾斜したナノ構造を形成するために、各第２の残存部分の側壁をエッチングすること、を含む、第２のプロセスを実行することと、を含む、リソグラフィツールを使用して複数の傾斜したナノ構造を形成する方法。
【請求項9】
前記複数の傾斜したナノ構造の各々は、前記透明な基板の第１の表面から０°から約９０°までの角度で配設される、請求項８に記載の方法。
【請求項10】
各第２の残存部分は第１の幅を有し、前記第１の幅は前記第１の距離よりも大きく、前記第１の距離は約１０ｎｍから約２００ｎｍまでである、請求項８に記載の方法。
【請求項11】
前記第１の材料はＴｉ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｚｒ、Ａｌ、またはＨｆを含み、前記第２の材料は有機平坦化層、スピンオンガラス、ＳｉＮ、またはＳｉ含有材料を含む、請求項８に記載の方法。
【請求項12】
各第２の残存部分の前記側壁はＣＨ３Ｆ、ＣＨ４、ＣＨＦ３、ＣＦ４、Ｏ２、またはＣｌを使用してエッチングされる、請求項８に記載の方法。
【請求項13】
前記第１のプロセスは、前記交互層の合計が約２０ｎｍから約２μｍまでの高さを有するまで１回または複数回繰り返される、請求項８に記載の方法。
【請求項14】
前記リソグラフィツールはｇ線、ｈ線、ｉ線、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１９３ｎｍ液浸、または極端紫外線リソグラフィツールである、請求項８に記載の方法。
【請求項15】
リソグラフィツールを使用して複数の傾斜したナノ構造を形成する方法であって、第１のプロセスを実行することであり、
透明な基板の第１の表面上に第１の材料を含む第１の層を堆積させることで、前記第１の材料はＴｉ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｚｒ、Ａｌ、またはＨｆを含む、透明な基板の第１の表面上に第１の材料を含む第１の層を堆積させること、
１つまたは複数のトレンチを形成するために、前記第１の材料を含む前記第１の層の１つまたは複数の第１の部分を除去すること、ならびに、
１つまたは複数のトレンチ内に第２の材料を含む第２の層を堆積させることで、その結果互いに接触して交互に配された前記第１の材料を含む第１の残存部分および前記第２の材料を含む第２の残存部分を備える第１の交互層が形成され、前記第２の材料は有機平坦化層、スピンオンガラス、ＳｉＮ、またはＳｉ含有材料を含む、１つまたは複数のトレンチ内に第２の材料を含む第２の層を堆積させること、を含む、第１のプロセスを実行することと、
前記第１のプロセスを１回または複数回繰り返すことであり、その結果前記第１の交互層を覆って１つまたは複数の追加の交互層が形成され、各交互層の各第１の残存部分は隣り合う交互層の隣り合う第１の残存部分と接触し、かつそこから第１の距離だけずらされて配設され、各第１の残存部分は第１の幅を有し、前記第１の幅は前記第１の距離よりも大きい、前記第１のプロセスを１回または複数回繰り返すことと、
第２のプロセスを実行することであり、
前記複数の傾斜したナノ構造を形成するために、各交互層から各第１の残存部分または各第２の残存部分のいずれかを除去すること、および、
前記複数の傾斜したナノ構造の各々の側壁を前記側壁を平滑にするためにエッチングすること、を含む、第２のプロセスを実行することと、を含む、リソグラフィツールを使用して複数の傾斜したナノ構造を形成する方法。
【請求項16】
前記複数の傾斜したナノ構造の各々は、前記透明な基板の前記第１の表面から０°から約９０°までの角度で配設される、請求項１５に記載の方法。
【請求項17】
前記第１の距離は約１０ｎｍから約２００ｎｍまでであり、各交互層は約１０ｎｍから約１００μｍまでの厚さを有し、前記第１のプロセスは前記交互層の合計が約２０ｎｍから約２μｍまでの高さを有するまで１回または複数回繰り返される、請求項１５に記載の方法。
【請求項18】
前記リソグラフィツールはｇ線、ｈ線、ｉ線、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１９３ｎｍ液浸、または極端紫外線リソグラフィツールである、請求項１５に記載の方法。
【請求項19】
前記第２のプロセスを実行することは各交互層から各第１の残存部分を除去することを含み、各第２の残存部分の前記側壁はＣＨ３Ｆ、ＣＨ４、ＣＨＦ３、ＣＦ４、Ｏ２、またはＣｌを使用してエッチングされる、請求項１８に記載の方法。
【請求項20】
前記第２のプロセスを実行することは各交互層から各第２の残存部分を除去することを含み、各第１の残存部分の前記側壁はＣＨ３Ｆ、ＣＨ４、ＣＨＦ３、ＣＦ４、またはＯ２を使用してエッチングされる、請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示の実施形態は一般に、透明な基板上に配設されたナノ構造を備える光学装置を形成する方法に関する。
【背景技術】
【0002】
仮想現実とは一般に、コンピュータによって生成される、ユーザが中で見かけ上の物理的存在を有する模擬的環境と考えられる。仮想現実体験は３Ｄで生成することができ、実際の環境を置き換えた仮想現実環境を表示するためのニアアイディスプレイパネル、例えばレンズを有する、眼鏡または他のウェアラブルディスプレイデバイスなどのヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）で見ることができる。
【0003】
拡張現実はまた、ユーザが眼鏡または他のＨＭＤデバイスの表示レンズを通して周囲の環境を見ることのできる体験を可能にするが、ユーザが表示用に生成され環境の一部として現れる仮想オブジェクトの画像を見ることも可能にする。拡張現実は、音声入力および触覚入力などのあらゆるタイプの入力、ならびに、ユーザが体験する現実の環境を補強または拡張する視覚的な画像、グラフィックス、およびビデオを含み得る。新興の技術として、拡張現実には多くの課題および設計上の制約がある。
【0004】
そのような課題の１つは、仮想画像を周囲環境に重ね合わせて表示することである。画像の重ね合わせを補助するために、複数のナノ構造を備える導波路が使用される。生成された光は導波路を通って伝播し、この光は最終的に導波路を出て周囲環境に重ね合わされる。複数のナノ構造のサイズに起因して、形成プロセスを正確に制御することは困難である。図１Ａ～図１Ｂは、一実施形態に係る、導波路１００の複数のナノ構造１０８を形成する従来の方法を示す図である。図１Ａでは、基板１０２の上面１０２ａ上に第１の材料１０４が堆積されている。第１の材料１０４上にパターニングされたハードマスク１０６が堆積される。
【0005】
図１Ｂでは、ハードマスク１０６によって覆われていない第１の材料１０４の部分１１２がイオンビーム１１０を使用して除去またはエッチングされて、複数の傾斜したナノ構造１０８が形成される。本明細書で使用する場合、傾斜したとは、ｘｙ方向に角度がついているなど、ｘ軸およびｙ軸の両方からずらされた角度を指す。言い換えれば、複数の傾斜したナノ構造１０８は、基板の上面１０２ａに対して平行でも垂直でもない。複数のナノ構造１０８の傾斜プロファイルはイオンビーム１１０の角度によって制御されるが、この制御は困難であり、各ナノ構造１０８がｘ方向全体にわたって一貫した厚さまたは幅を有することを保証するために、しばしばオーバーエッチングが必要となる。その場合、オーバーエッチングによって基板１０２の部分１１４が意図せず除去される可能性がある。
【0006】
したがって当技術分野では、ナノ構造を形成する改善された方法が必要とされている。
【発明の概要】
【0007】
本開示は一般に、透明な基板上に配設されたナノ構造を備える光学装置を形成する方法に関する。ナノ構造を形成する第１のプロセスは、ガラス基板上に第１の材料の第１の層を堆積させることと、第１の層に１つまたは複数のトレンチを形成することと、第１の材料の第１の部分と第２の材料の第２の部分が交互に配された第１の交互層を形成するために、１つまたは複数のトレンチ内に第２の材料の第２の層を堆積させることと、を含む。第１の交互層を覆って追加の交互層を形成するために、第１のプロセスは１回または複数回繰り返される。各交互層の各第１の部分は、隣り合う交互層の隣り合う第１の部分と接触させかつそこからある距離だけずらして配設される。第２のプロセスは、複数のナノ構造を形成するために、各交互層から第１の部分または第２の部分のいずれかを除去することを含む。
【0008】
リソグラフィツールを使用して複数の傾斜したナノ構造を形成する方法は、透明な基板の第１の表面上に第１の材料の第１の層を堆積させることと、１つまたは複数のトレンチを形成するために、第１の材料の第１の層の１つまたは複数の第１の部分を除去することと、１つまたは複数のトレンチ内に第２の材料の第１の層を堆積させることであって、その結果互いに接触して交互に配された第１の材料の第１の残存部分および第２の材料の第２の残存部分を備える第１の交互層が形成され、第２の材料は第１の材料とは異なっている、１つまたは複数のトレンチ内に第２の材料の第１の層を堆積させることと、を含む、第１のプロセスを実行すること、を含む。方法は、第１のプロセスを１回または複数回繰り返すことであって、その結果第１の交互層を覆って１つまたは複数の追加の交互層が形成され、各交互層の各第１の残存部分は隣り合う交互層の隣り合う第１の残存部分と接触し、かつそこから第１の距離だけずらされて配設される、第１のプロセスを１回または複数回繰り返すこと、を更に含む。方法は、各交互層から各第２の残存部分を除去することと、各第１の残存部分の側壁をエッチングすることであって、その結果側壁が平滑化されて第１の材料を含む複数の傾斜したナノ構造が形成され、複数の傾斜したナノ構造の各々は透明な基板の第１の表面から０°から約９０°までの角度で配設される、各第１の残存部分の側壁をエッチングすることと、を含む、第２のプロセスを実行すること、を更に含む。
【0009】
リソグラフィツールを使用して複数の傾斜したナノ構造を形成する方法は、透明な基板の上に第１の材料の第１の層を堆積させることと、１つまたは複数のトレンチを形成するために、第１の材料の第１の層の１つまたは複数の第１の部分を除去することと、第１の材料とは異なる第２の材料の第１の層を第１の材料を覆って１つまたは複数のトレンチ内に堆積させることと、第２の材料の第１の層をエッチングし平坦化することであって、その結果互いに接触して配設されている第１の材料の第１の残存部分および第２の材料の第２の残存部分を備える第１の交互層が形成され、第１の交互層は約１０ｎｍから約１００μｍまでの厚さを有する、第２の材料の第１の層をエッチングし平坦化することと、を含む、第１のプロセスを実行すること、を含む。方法は、第１のプロセスを１回または複数回繰り返すことであって、その結果第１の交互層を覆って１つまたは複数の追加の交互層が形成され、各交互層の各第２の残存部分は隣り合う交互層の隣り合う第２の残存部分と接触し、かつそこから第１の距離だけずらされて配設される、第１のプロセスを１回または複数回繰り返すこと、を更に含む。方法は、各交互層から各第１の残存部分を除去することと、第２の材料を含む複数の傾斜したナノ構造を形成するために、各第２の残存部分の側壁をエッチングすることと、を含む、第２のプロセスを実行すること、を更に含む。
【0010】
リソグラフィツールを使用して複数の傾斜したナノ構造を形成する方法は、透明な基板の第１の表面上に第１の材料の第１の層を堆積させることであって、第１の材料はＴｉ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｚｒ、Ａｌ、またはＨｆを含む、透明な基板の第１の表面上に第１の材料を含む第１の層を堆積させることと、１つまたは複数のトレンチを形成するために、第１の材料の第１の層の１つまたは複数の第１の部分を除去することと、１つまたは複数のトレンチ内に第２の材料の第１の層を堆積させることであって、その結果互いに接触して交互に配された第１の材料の第１の残存部分および第２の材料の第２の残存部分を備える第１の交互層が形成され、第２の材料は有機平坦化層、スピンオンガラス、ＳｉＮ、またはＳｉ含有材料を含む、１つまたは複数のトレンチ内に第２の材料の第１の層を堆積させることと、を含む、第１のプロセスを実行すること、を含む。方法は、第１のプロセスを１回または複数回繰り返すことであって、その結果第１の交互層を覆って１つまたは複数の追加の交互層が形成され、各交互層の各第１の残存部分は隣り合う交互層の隣り合う第１の残存部分と接触し、かつそこから第１の距離だけずらされて配設され、各第１の残存部分は第１の幅を有し、第１の幅は第１の距離よりも大きい、第１のプロセスを１回または複数回繰り返すこと、を更に含む。方法は、複数の傾斜したナノ構造を形成するために、各交互層から各第１の残存部分または各第２の残存部分のいずれかを除去することと、複数の傾斜したナノ構造の各々の側壁をこの側壁を平滑にするためにエッチングすることと、を含む、第２のプロセスを実行すること、を更に含む。
【0011】
上に列挙した本開示の特徴の様式を詳細に理解できるように、実施形態を参照して上で簡潔に要約した本開示のより具体的な説明を行うことができ、それら実施形態のうちのいくつかが付属の図面に図示されている。ただし、付属の図面は例示的な実施形態のみを図示しており、したがってその範囲を限定するものとみなすべきではなく、他の等しく有効な実施形態を許容し得ることに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1A】一実施形態に係る、導波路の複数のナノ構造を形成する従来の方法を示す図である。
【図1B】一実施形態に係る、導波路の複数のナノ構造を形成する従来の方法を示す図である。
【図2A】開示される実施形態に係る、ナノ構造ベースの形成の様々な図である。
【図2B】開示される実施形態に係る、ナノ構造ベースの形成の様々な図である。
【図2C】開示される実施形態に係る、ナノ構造ベースの形成の様々な図である。
【図2D】開示される実施形態に係る、ナノ構造ベースの形成の様々な図である。
【図2E】開示される実施形態に係る、ナノ構造ベースの形成の様々な図である。
【図2F】開示される実施形態に係る、ナノ構造ベースの形成の様々な図である。
【図2G】開示される実施形態に係る、ナノ構造ベースの形成の様々な図である。
【図2H】開示される実施形態に係る、ナノ構造ベースの形成の様々な図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
理解を容易にするために、可能な場合は、複数の図に共通する同一の要素には同一の参照符号を使用している。一実施形態の要素および特徴を、更に詳述することなく他の実施形態に有利に組み込むことのできることが企図されている。
【0014】
以下では本開示の実施形態について言及する。ただし本開示は記載される特定の実施形態に限定されないことを理解されたい。代わりに、本開示を実施および実践するために、以下の特徴、要素、および実施形態の任意の組み合わせが企図される。更に、本開示の実施形態は他の可能な解決策および／または先行技術に対する利点を達成し得るが、所与の実施形態が特定の利点を達成するか否かによって本開示が限定されることはない。したがって、以下の態様、特徴、実施形態、および利点は単なる例示であり、請求項に明示的に記載されている場合を除き、添付の特許請求の範囲の要素または限定事項とはみなされない。同様に、「本開示」への言及は、本明細書に開示された何らかの発明の主題の一般化として解釈されるものではなく、また、請求項に明示的に記載されている場合を除き、添付の特許請求の範囲の要素または限定事項とみなされるものではない。
【0015】
本開示は一般に、透明な基板上に配設されたナノ構造を備える光学装置を形成する方法に関する。ナノ構造を形成する第１のプロセスは、ガラス基板上に第１の材料を含む第１の層を堆積させることと、第１の層に１つまたは複数のトレンチを形成することと、第１の交互層を形成するために１つまたは複数のトレンチ内に第２の材料を含む第２の層を堆積させることであって、第１の交互層は第１の材料を含む第１の部分および第２の材料を含む第２の部分を含む、第１の交互層を形成するために１つまたは複数のトレンチ内に第２の材料を含む第２の層を堆積させることと、を含む。第１の交互層を覆って追加の交互層を形成するために、第１のプロセスは１回または複数回繰り返される。各交互層の各第１の部分は、隣り合う交互層の隣り合う第１の部分と接触させかつそこからある距離だけずらして配設される。第２のプロセスは、複数のナノ構造を形成するために、各交互層から第１の部分または第２の部分のいずれかを除去することを含む。
【0016】
図２Ａ～図２Ｈは、開示される実施形態に係る、ナノ構造ベース２００の形成、または複数のナノ構造の形成における第１のプロセスの、様々な図を示す。ナノ構造ベース２００は、図４Ａ～図６Ｂで更に後記するように、複数の傾斜した構造、例えば導波路を含むナノ構造を形成するために使用されることになる。図３は、一実施形態に係る、ナノ構造ベース２００の形成、または複数のナノ構造の形成における第１のプロセスの、方法３００を示す。このため図２Ａ～２Ｈは図３とともに説明されている。方法３００はリソグラフィツールを使用して実行される。例えば、使用可能なリソグラフィツールとしては、ｇ線、ｈ線、ｉ線、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１９３ｎｍ液浸（１９３ｉ）、タルボリソグラフィ、または極端紫外線リソグラフィ（ＥＵＶ）などが挙げられる。
【0017】
工程３０２では、図２Ａに示すように、第１の材料２０４を含む第１の層２０４ａが、透明な基板２０２の第１の表面２０２ａ上に堆積される。第１の層２０４ａはリソグラフィツールを使用して堆積され得る。いくつかの実施形態では、第１の材料２０４は金属を含む。例えば、第１の材料２０４はとりわけ、Ｔｉ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｚｒ、Ａｌ、またはＨｆを含み得る。第１の層２０４ａは、ｙ方向に約１０ｎｍから約１００μｍまで、例えば約３０ｎｍから約５００ｎｍまでの、第１の厚さ２１４を有する。例えば、第１の厚さ２１４は、ＥＵＶ、１９３、および１９３ｉリソグラフィツールを利用する場合、約１０ｎｍから約１μｍまでであり得、または、ｇ線、ｈ線、およびｉ線リソグラフィツールを利用する場合、約１００ｎｍから約１００μｍまで、例えば約１００ｎｍから約５μｍまでであり得る。いくつかの実施形態では、基板２０２はガラスを含む。
【0018】
工程３０４では、図２Ｂに示すように、１つまたは複数の第１のトレンチ２０６ａを形成するために、第１の材料２０４を含む第１の層２０４ａの第１の部分が除去される。第１の層２０４ａの第１の部分は、１つまたは複数の第１のトレンチ２０６ａを形成するために、リソグラフィツールのリソグラフィパターニングによって除去され得る。第１のトレンチ２０６ａの各々は、ｘ方向に同じ幅２１２を有する。同様に、第１の材料２０４の各残存部分は、ｘ方向に同じ幅２１６を有する。幅２１２および幅２１６は、各々が個々に約２０ｎｍから約５，０００ｎｍまでであり得る。その場合、第１の材料２０４の各残存部分は、ｘ方向に同じ距離だけ離間されており、その距離は第１のトレンチ２０６ａの幅２１２に等しい。いくつかの実施形態では、第１のトレンチ２０６ａの幅２１２は、第１の材料２０４の残存部分の幅２１６に等しい。５つの第１トレンチ２０６ａが示されているが、任意の数の第１のトレンチ２０６ａを形成してもよく、第１のトレンチ２０６ａの数は限定的であることを意図していない。
【0019】
工程３０６では、図２Ｃに示すように、第２の材料２０８を含む第１の層２０８ａが、第１の材料２０４の残存部分を覆っておよび１つまたは複数の第１のトレンチ２０６ａ内に堆積される。第２の材料２０８はとりわけ、有機平坦化層（ＯＰＬ）、スピンオンガラス、ＳｉＮ、または他のＳｉ含有材料であり得る。いくつかの実施形態では、第１の材料２０４は、ＯＰＬ、スピンオンガラス、ＳｉＮ、または他のＳｉ含有材料を含み、第２の材料２０８は、Ｔｉ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｚｒ、Ａｌ、またはＨｆを含む。工程３０８では、図２Ｄに示すように、第２の材料２０８が１つまたは複数の第１のトレンチ２０６ａ内に残って、第１の厚さ２１４を有する第１の交互層２１０ａが形成されるように、第２の材料２０８を含む第１の層２０８ａの頂部が、平坦化およびエッチングによって除去される。
【0020】
工程３１０では、図２Ｅに示すように、リソグラフィツールを使用して、第１の材料２０４の第２の層２０４ｂが、第１の交互層２１０を覆って堆積される。いくつかの実施形態では、第２の層２０４ｂは、第１の層２０４ａと同じ厚さ２１４を有する。ただし、第２の層２０４ｂは第１の層２０４ａと異なる厚さを有してもよい。工程３１２では、図２Ｆに示すように、１つまたは複数の第２のトレンチ２０６ｂを形成するために、リソグラフィツールのリソグラフィパターニングによって、第１の材料２０４を含む第２の層２０４ｂの第２の部分が除去される。第２の層２０４ｂの第２の部分は、工程３０４で上記したように、１つまたは複数の第２のトレンチ２０６ｂを形成するために、リソグラフィパターニングによって除去され得る。同じ数の第１のトレンチ２０６ａおよび同じ数の第２のトレンチ２０６ｂを形成してもよい。
【0021】
１つまたは複数の第２のトレンチ２０６ｂの各々は、１つまたは複数の第１のトレンチ２０６ａからｘ方向に第１の距離２１８だけずらされており、この時点で第２の材料２０８で充填されている。その場合、第１の交互層２１０ａの第１の材料２０４は、第１の材料２０４の第２の層２０４ｂの残存部分からｘ方向に第１の距離２１８だけずらされているが、依然として接触を維持している。第１の距離２１８は約１ｎｍから約５μｍまでである。例えば、第１の距離２１８は、１９３および２４８リソグラフィツールを利用する場合には、約１０ｎｍから約５０ｎｍまで（例えば約１０ｎｍから約２０ｎｍまで）であり、ｇ線、ｈ線、およびｉ線リソグラフィツールを利用する場合には、約５００ｎｍから約５μｍまでであり、ＥＵＶおよび１９３ｉリソグラフィツールを利用する場合には、約１ｎｍから約５０ｎｍまで（例えば約１ｎｍから約５ｎｍまで）である。第１の距離２１８は第１の材料２０４を含む部分の幅２１６を上回らない。リソグラフィツールのアライメント能力に起因して、第１の距離２１８のアライメント、または１つもしくは複数の第２のトレンチ２０６ｂと１つもしくは複数の第１のトレンチ２０６ａとのアライメントは正確に制御される。
【0022】
工程３１４では、工程３０６～３１２が１回または複数回繰り返される。この結果、図２Ｇに示すように、第１の交互層２１０ａを覆っておよび１つまたは複数の第２のトレンチ２０６ｂ内に、第２の材料２０８を含む第２の層２０８ｂが堆積される。次いで、図２Ｈに示すように、第２の材料２０８が１つまたは複数の第２のトレンチ２０６ｂ内にだけ残って、第１の厚さ２１４を有する第２の交互層２１０ｂが形成されるように、第２の材料２０８を含む第２の層２０８ｂの頂部が、平坦化およびエッチングによって除去される。
【0023】
方法３００の工程３０６～３１２を１回または複数回繰り返すことにより、第１の材料２０４および第２の材料２０８を含む追加の交互層（全体として交互層２１０と称する）が形成され、その場合、交互層２１０の第１の材料２０４は、隣り合う交互層２１０の第１の材料２０４に対してｘ方向に第１の距離２１８だけずらされている。同様に、交互層２１０の第２の材料２０８は、隣り合う交互層２１０の第２の材料２０８に対してｘ方向に第１の距離２１８だけずらされている。各交互層２１０は、基板２０２の第１の表面２０２ａと実質的に平行な平面を有する。交互層２１０の全てが全体として所望のｙ方向における高さ２２０に達すると、ナノ構造ベース２００が完成し、方法３００が終了する。
【0024】
本明細書で使用する場合、第１の距離２１８はずれの距離２１８と入れ替え可能に使用され得るが、これは、交互層２１０の第１の材料２０４を含む各部分が、隣り合う交互層２１０の隣り合う第１の材料２０４を含む部分からずらされる距離、および、交互層２１０の第２の材料２０８を含む各部分が、隣り合う交互層２１０の隣り合う第２の材料２０８を含む部分からずらされる距離を指す。上で指摘したように、ずれの距離２１８は、第１の材料２０４を含む各部分または第２の材料２０８を含む各部分の幅を上回ることはできないが、その理由は、隣り合う交互層２１０の隣り合う第１の材料２０４を含む部分が互いに接触しており、隣り合う交互層２１０の隣り合う第２の材料２０８を含む部分が互いに接触しているからである。
【0025】
図４Ａ～図４Ｃは、複数の実施形態に係る、図２Ａ～図２Ｈのナノ構造ベース２００からのナノ構造４００の形成、または、複数のナノ構造の形成における第２のプロセスの、様々な図を示す。ナノ構造４００は導波路であり得る。図５Ａ～図５Ｃは、複数の実施形態に係る、図２Ａ～図２Ｈのナノ構造ベース２００からのナノ構造５００の形成、または、複数のナノ構造の形成における代替の第２のプロセスの、様々な図を示す。ナノ構造５００は導波路であり得る。図６Ａは、いくつかの実施形態に係る、図４Ａ～図４Ｃのナノ構造４００を形成する方法６００を示す。図６Ｂは、いくつかの実施形態に係る、図５Ａ～図５Ｃのナノ構造５００を形成する方法６５０を示す。このため、図４Ａ～図４Ｃは図６Ａとともに説明されており、図５Ａ～図５Ｃは図６Ｂとともに説明されている。
【0026】
方法３００は方法６００と方法６５０の両方と併用することができる。例えば、方法３００の完了後に次いで方法６００を使用することができる。例えば、方法３００の完了後に次いで方法６５０を使用することができる。方法６００および６５０は各々がリソグラフィツールを使用して個々に実施され得る。例えば、使用可能なリソグラフィツールとしては、ｇ線、ｈ線、ｉ線、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１９３ｉ、またはＥＵＶが挙げられる。
【0027】
図４Ａは、上記の方法３００を使用して形成されたナノ構造ベース２００を示す。ナノ構造ベース２００は、ｙ方向の高さ４２０を有する複数の交互層２１０を備える。高さ４２０は約２０ｎｍから約１μｍまでである。いくつかの実施形態では、高さ４２０は約２０ｎｍから約２μｍまでである。３つの交互層２１０が示されているが、ナノ構造ベース２００は任意の数の交互層２１０を有してもよく、交互層２１０の数は限定的であることを意図していない。
【0028】
方法６００の工程６０２では、図４Ｂに示すように、第２の材料２０８を含む複数のナノ構造４０８を形成するために、第１の材料２０４が除去される。複数のナノ構造４０８は、事前に第１の材料２０４が配設された複数のトレンチ４２４によって間隔を置かれる。第１の材料２０４がＴｉ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｚｒ、Ａｌ、またはＨｆを含む実施形態では、第１の材料２０４は酸化物エッチングによって除去され得る。第１の材料２０４は、依然として基板２０２上に配設されている状態で除去される。
【0029】
工程６０４では、図４Ｃに示すように、複数のナノ構造４０８の側壁４２２は、側壁４２２が実質的に平滑または平面状になり、傾斜角度４２８で配設されるようにエッチングされる。第２の材料２０８がＯＰＬ、スピンオンガラス、ＳｉＮ、または他のＳｉ含有材料を含む実施形態では、側壁４２２は、ＣＨ３Ｆ、ＣＨ４、ＣＨＦ３、ＣＦ４、Ｏ２、またはＣｌを使用してエッチングされ得る。複数のナノ構造４０８は、依然として基板２０２上に配設されている状態でエッチングされる。側壁４２２のエッチングは比較的軽微であり、結果的に複数のナノ構造４０８の各々の誘電体体積の合計は、実質的にエッチングの影響を受けない。
【0030】
傾斜角度４２８は０°から約９０°までであり得る。傾斜角度４２８は、図２Ａ～図２Ｈで上記したように、ずれの距離２１８、または交互層２１０の各第２の材料２０８の部分が隣り合う交互層２１０の各第２の材料２０８の部分からずらされる距離に依存し得る。リソグラフィツールによって堆積されることに起因して各交互層２１０のずれの距離２１８は正確にアライメントされるので、傾斜角度４２８を正確に制御することができる。
【0031】
図５Ａは、上記の方法３００を使用して形成されたナノ構造ベース２００を示す。ナノ構造ベース２００は、ｙ方向の高さ５２０を有する複数の交互層２１０を備える。高さ５２０は約２０ｎｍから約１μｍまでである。いくつかの実施形態では、高さ５２０は約２０ｎｍから約２μｍまでである。交互層２１０の数を制御することで、角度のサイズ４２８および５２８によって高さ４２０および５２０がそれぞれ決定され得る。３つの交互層２１０が示されているが、ナノ構造ベース２００は任意の数の交互層２１０を有してもよく、交互層２１０の数は限定的であることを意図していない。
【0032】
方法６５０の工程６５２では、図６Ｂに示すように、第１の材料２０４を含む複数のナノ構造５０４を形成するために、第２の材料２０８が除去される。複数のナノ構造５０４は、事前に第２の材料２０８が配設された複数のトレンチ５２６によって間隔を置かれる。第２の材料２０８がＯＰＬ、スピンオンガラス、ＳｉＮ、または他のＳｉ含有材料を含む実施形態では、第２の材料２０８はＳｉＮエッチングによって除去され得る。第２の材料２０８は、依然として基板２０２上に配設されている状態で除去される。
【0033】
工程６５４では、図５Ｃに示すように、複数のナノ構造５０４の側壁５２２は、側壁５２２が実質的に平滑または平面状になり、傾斜角度５２８で配設されるようにエッチングされる。第１の材料２０４がＴｉ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｚｒ、Ａｌ、またはＨｆを含む実施形態では、側壁５２２はＣＨ３Ｆ、ＣＨ４、ＣＨＦ３、ＣＦ４、またはＯ２を使用してエッチングされ得る。複数のナノ構造５０４は、依然として基板２０２上に配設されている状態でエッチングされる。側壁５２２のエッチングは比較的軽微であり、結果的に複数のナノ構造５０４の各々の誘電体体積の合計は、実質的にエッチングの影響を受けない。
【0034】
傾斜角度５２８は０°から約９０°までであり得る。傾斜角度５２８は、図２Ａ～図２Ｈで上記したように、ずれの距離２１８、または交互層２１０の各第１の材料２０４の部分が隣り合う交互層２１０の各第１の材料２０４の部分からずらされる距離に依存し得る。リソグラフィツールによって堆積されることに起因して各交互層２１０のずれの距離２１８は正確にアライメントされるので、傾斜角度５２８を正確に制御することができる。
【0035】
このように、リソグラフィツールを利用することによって、複数の傾斜したナノ構造をガラス基板上に直接パターニングすることができ、複数の傾斜したナノ構造の各々の傾斜した角度を正確に制御することができる。同様に、リソグラフィツールのアライメント機能に起因して、各交互層における第１および第２の材料の各部分のアライメントは正確に制御される。更に、複数のナノ構造を形成する上記した方法は複数のリソグラフィツールで利用することができ、方法の実施に際して柔軟性を高め、コストを下げることが可能になる。
【0036】
上記の内容は本開示の実施形態に向けられているが、本開示の他の更なる実施形態がその基本的範囲から逸脱することなく考案され得、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2C】
【図2D】
【図2E】
【図2F】
【図2G】
【図2H】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図6A】
【図6B】
【国際調査報告】