JP2023123534A - 角度付き格子の形成 - Google Patents
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Abstract
【課題】改良された拡張導波結合器と、改良された格子及び格子マスターの製造方法とが必要とされている。【解決手段】イオンビーム角度を特定し、イオンビーム角度の中及び間のイオンビームの角度を変更して、様々な角度及び断面形状寸法を有する格子を形成することによって、単一の基板502上の格子材料にわたり様々な傾斜角度にある格子706を形成する。基板502は、中心軸の周りで回転させることができ、イオンビームのデューティーサイクルなどの1以上のプロセスパラメータを調整して、深さ勾配を有する格子を形成する。【選択図】図7G
Description
[0001] 本開示の実施形態は、広くは、角度付きエッチングツールに関する。特に、本明細書で説明される実施形態は、種々の傾斜角度、深さ勾配、及び楔角度を有する格子を形成するために、角度付きエッチングツールを利用することを提供する。
[0002] 拡張現実は、拡張現実眼鏡のディスプレイレンズを通して又は周囲環境を見るための他のHMDデバイスを使用して見られ得る、ユーザ向けの体験を生成する。拡張現実デバイスを使用すると、ユーザは、表示向けに生成され、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ができる。拡張現実には、ユーザの環境を増強又は拡張する仮想画像、グラフィックス、及びビデオだけでなく、オーディオ入力や触覚入力が含まれ得る。
[0003] 拡張現実デバイスの設計及び製造における1つの課題は、周囲環境に重ね合わされる仮想イメージの表示である。拡張導波結合器を使用して、画像の重ね合わせを支援する。生成された光は、先ず、拡張導波結合器の中に結合(インカップル:in-couple)され、拡張導波結合器を通して伝搬される。次いで、生成された光は、拡張導波結合器から外へ結合解除(アウトカップル:out-couple)されて、周囲環境上に重ね合わされる。光は、表面レリーフ格子を使用して、拡張導波結合器に結合され、拡張導波結合器から結合解除される。結合解除された光の強度は、従来の設計を使用して適切に制御できない場合がある。
[0004] 別の課題は、導波結合器が、拡張現実デバイスの所望の特性に応じて、種々の傾斜角度を有する格子を使用し得ることである。加えて、導波結合器は、光の結合及び結合解除を適切に制御するために、種々の傾斜角度を有する格子を含んでもよく、傾斜角度は、格子ベクトルとは異なる角度であってもよい。
[0005] したがって、改良された拡張導波結合器と、改良された格子及び格子マスターの製造方法とが、必要とされている。
[0006] 1以上の実施形態では、格子を形成する方法が、基板上に配置された格子材料層の上に配置されているハードマスク層をエッチングして、複数の開口部を形成することと、ハードマスク層の複数の開口部を通して格子材料層内に第1の格子であって、第1の形状ベクトル及び第1の格子ベクトルを有する第1の格子を形成することとを含む。第1の格子は、第1の傾斜角度θ1’及び第1の形状ベクトルと第1の格子ベクトルとの間の角度φ1に対して第1のイオンビーム角θ1を特定し、格子材料層の第1の部分を、プラテン上に保持されている基板に対して第1のイオンビーム角度θ1にあるイオンビームの経路内に配置することによって形成され得る。該方法はまた、イオンビームが第1のイオンビーム角度θ1にあるときに1以上のプロセスパラメータを調整して、第1の形状ベクトル、第1の格子ベクトル、及び基板の面法線に対する第1の傾斜角度θ1’を有する第1の格子の第1の複数のフィンを形成することであって、第1の複数のフィンが第1の傾斜角度θ1’にあるように第1の格子の第1の複数のフィンを形成することも含む。幾つかの実施例では、第1の格子が、基板をプラテンの中心軸の周りで、イオンビームと第1の格子の第1の格子ベクトルとの間の第1の回転角度まで回転させることによって更に形成される。
[0007] 幾つかの実施形態では、格子を形成する方法が、第1の格子材料層をエッチングして、基板上に配置された第1の格子材料層内に第1の特徴を形成することと、第1の特徴内にエッチング停止層を堆積させることと、エッチング停止層上に第2の格子材料層を堆積させることと、第2の格子材料層上にハードマスク層を堆積させることとを含む。該方法は、ハードマスク層をエッチングして複数の開口部を形成することと、複数の開口部を通して第2の格子材料層内に第1の格子であって、第1の形状ベクトル及び第1の格子ベクトルを有する第1の格子を形成することを更に含む。第1の格子は、第1の傾斜角度θ1’及び第1の形状ベクトルと第1の格子ベクトルとの間の角度φ1に対して第1のイオンビーム角度θ1を特定することによって、並びに、プラテン上に保持された基板の第1の部分を、第1のイオンビーム角度θ1にあるイオンビームに対して配置することによって形成され得る。ここで、第1のイオンビーム角度θ1は、プラテンに平行な平面に対して測定される。該方法はまた、イオンビームが、第1のイオンビーム角度θ1にあり、基板の第1の部分と接触しているときに、1以上のプロセスパラメータを調整することも含む。幾つかの実施例では、プロセスパラメータが、イオンビームのデューティーサイクル、イオンビームの部分走査、イオンビームの走査速度、イオンビームを生成するための電源、又はそれらの任意の組み合わせであってよく、又はそれらを含んでよい。
[0008] 他の実施形態では、格子を形成する方法が、基板上に配置されている格子材料層上に配置されているハードマスク層内に複数の開口部をエッチングすることと、ハードマスク層内の複数の開口部を通して基板をエッチングし、格子材料層内に第1の格子であって、凹部内に形成された複数のフィンを備え、第1の形状ベクトル及び第1の格子ベクトルを有する第1の格子を形成することとを含む。第1の格子は、第1の傾斜角度θ1’及び第1の形状ベクトルと第1の格子ベクトルとの間の角度φ1に対して第1のイオンビーム角度θ1を特定することと、格子材料層の第1の部分を、第1のイオンビーム角度θ1にあるイオンビームに対して配置することとによって形成され得る。ここで、イオンビームは、プラテン上に保持されている基板に平行な平面に対して約15度から約75度の角度の範囲内で調整可能である。該方法は、イオンビームが第1のイオンビーム角度θ1にあるときに、基板をプラテンの中心軸の周りで、イオンビームと第1の格子の第1の格子ベクトルとの間の第1の回転角度まで回転させることと、第1の角度で第1の格子をエッチングして、複数のフィンの上部分を除去し、楔を形成することとを更に含む。ここで、第1の形状ベクトルは、楔ベクトルである。
[0009] 上述した本開示の特徴を詳細に理解できるように、一部が添付の図面に例示されている実施形態を参照しながら、上記に短く要約した本開示をより具体的に説明する。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。
[0022] 理解を容易にするために、図に共通する同一の要素を指し示すために、可能な場合には、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、更なる記述がなくとも、他の実施形態に有益に組み込まれ得ると考えられている。
[0023] 格子を採用する仮想及び拡張現実デバイスは、楔の(1以上の)格子が形成される方向が格子ベクトルと整合(align)しない場合がある、深さ調整傾斜格子を利用し得る。深さ調整傾斜格子は、種々の傾斜角度の且つ異なる深さ勾配を有する格子を形成するために、様々な角度に対応することができるイオンビームを使用して、ターゲット材料内でエッチングされる。格子深さの調整は、導波結合器などの光学デバイス内の光均一性を増加させる。
[0024] 本明細書で説明されるシステム及び方法を使用して、格子は、基板を回転させることによって、及び、プロセスパラメータ(例えば、イオンビームのデューティーサイクル)を調整することによって、格子ベクトルと整合していない深さ勾配を有するように形成され、基板に対する様々な方向で滑らかな深さプロファイルを生成する。本明細書で説明されるシステム及び方法を採用して、導波結合器又は他の光学素子を形成することができ、更にそれらを採用して、導波結合器又は他の光学素子をインプリンティングするためのマスターを形成することができる。本明細書で説明されるように形成される格子は、楔として又は他の断面形状を示すように形成され得る。
[0025] 本明細書で説明される格子は、複数のトラフ(trough)によって分離された複数のフィンから構成されるターゲット材料層内に形成されたパターンである。複数のフィンは、複数の深さ及び高さに形成することができ、角度付き調整可能イオンビームを使用してターゲット材料をエッチングすることによって、及び基板を回転させることによって形成される。複数のフィンは、基板平面に対して傾斜した角度で形成される。格子は、楔、矩形、又は他の多角形若しくは丸い形状、或いは複数の形状の組み合わせの断面形状寸法を有するように形成され得る。格子は、形成され、その後に高さ及び/又は限界寸法において修正され得る。本明細書で説明される限界寸法は、実施形態に応じて、格子のフィン高さ、ピッチ、幅、又は他の寸法を指し得る。
[0026] 格子ベクトルは、格子ラインと垂直に測定され、フィンの傾斜角度と整合する。楔方向(ベクトル)は、楔の格子の深さにおける変化、例えば、楔形状の格子の発見の深さが増大する方向によって測定され得る。1以上の実施例では、楔ベクトルが、(1以上の)格子の形成のために基板が配置される装置の走査方向と同じである。楔ベクトルと格子ベクトルとの間に形成された角度は、フィンの傾斜角度と組み合わせて使用され、格子を形成するために使用するイオンビーム角度を特定することができる。
[0027] 図1は、1以上の実施形態による、拡張導波結合器100の透視正面図を描いている。以下で説明される拡張導波結合器100は、例示的な拡張導波結合器であり、本開示の態様を実現するために、他の拡張導波結合器が使用され又は変形され得ることを理解されたい。拡張導波結合器100は、第1の複数の格子108によって画定される入力結合領域102と、第2の複数の格子110によって画定される中間領域104と、第3の格子112によって画定される出力結合領域106とを含む。入力結合領域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を受け取る。複数の格子108の各格子は、入射ビームを複数のモードに分割し、各入射ビームは1つのモードを有する。
[0028] 異なるビームモードは、拡張導波結合器100に対して異なる反応をする。例えば、ゼロ次モード(T0)ビームは、拡張導波結合器100内で屈折して戻されるか、又は失われる。T0ビームとは対照的に、正の1次モード(T1)ビームは、拡張導波結合器100を通って中間領域104に結合され、負の1次モード(T-1)ビームは、拡張導波結合器100内でT1ビームとは反対の方向に伝搬する。理想的には、仮想イメージを中間領域104に向けるために、入射ビームが、入射ビームの強度の全てを有するT1ビームに分割される。1以上の実施形態では、複数の格子108の各格子が、T-1ビーム及びT0ビームを抑制するために角度を付けられる。T1ビームは、T1ビームが中間領域104内の第2の複数の格子110に接触するまで、拡張導波結合器100を通って内部全反射(TIR)を受ける。
[0029] T1ビームが、第2の複数の格子110の格子に接触すると、T1ビームは、T0ビーム、T1ビーム、及びT-1ビームに分割される。T0ビームは、拡張導波結合器100内で屈折して戻されるか又は失われ、T1ビームは、T1ビームが第2の複数の格子110の別の格子に接触するまで中間領域104内でTIRを受け、T-1ビームは、拡張導波結合器100を通って出力結合領域106に結合される。中間領域104内でTIRを受けたT1ビームは、(1)拡張導波結合器100通って中間領域104に結合されたT1ビームの強度が消尽されるまで、又は(2)中間領域104を通って伝搬する残りのT1ビームが、中間領域104の端部に到達するまで、第2の複数の格子110に接触し続ける。第2の複数の格子110は、拡張導波結合器100を通って中間領域104に結合されるT1ビームを制御するように調整される。第2の複数の格子110を調整することは、ユーザの視点からマイクロディスプレイから生成される仮想イメージの視野を調整し、ユーザが仮想イメージを見ることができる視野角を増大させるように、出力結合領域106に結合されるT-1ビームの強度を制御する。
[0030] 1以上の実施形態では、第2の複数の格子110が、本明細書では楔と称されてよく、楔を形成するフィンの傾斜角度(以下で説明される)、第1の側部114、及び第1の側部114とは反対側の角付き第2の側部116によって規定される。角付き側部116は、第1の部分116A及び第2の部分116Bを含む。第2の複数の格子110は、湾曲した第1の端部118、第1の部分120A及び第2の部分120Bによって規定された角付き第2の端部によって更に規定される。湾曲した第1の端部118は、実施形態に応じて様々な湾曲を採り得る。第1の角度αは、角付き側部116の第1の部分116A及び角付き側部116の第2の部分116Bによって規定される。第2の角度βは、第2の部分116B及び角付き第2の端部の第1の部分120Aによって規定される。第3の角度γは、角付き第2の端部の第1の部分120A及び第2の部分120Bによって規定され得る。第4の角度δは、第1の側部114及び角付き第2の端部の第2の部分120Bによって規定され得る。本明細書で説明されるシステム及び方法は、楔又は他の形状を形成する。その場合、第2の複数の格子110の各フィンは、第1の端部及び第2の端部を有し、第1の端部は、角付き第2の側部116に沿って位置付けられ、フィンの第2の端部は、第1の側部114に沿って位置付けられる。第2の複数の格子110の各フィンは、様々な幾何学的特徴によって更に規定され得る。例えば、フィンの第1の側部は、傾斜(角度)を有し得る。それによって、角付き第2の側部116に沿ったフィンは、それぞれ傾斜を有する。各フィンの第2の側部は、アンダーカット(undercut)を有し得る。それによって、第1の側部114に沿ったフィンは、それぞれアンダーカットを有する。
[0031] 更に図1では、深さ勾配が、複数の格子110の第1の側部110Aから第2の側部110Bへの方向において規定される。図1はまた、少なくとも第2の複数の格子110及び第3の複数の格子112用の深さ勾配も示している。各深さ勾配は、格子又は複数の格子のフィンの深さの増加又は減少の方向における深さ勾配によって更に規定され得る。深さ勾配は、図1の陰影を介して示され、深さ勾配は、第2の格子110について第1の側部110Aから第2の側部110Bに向けて増加し、第3の複数の格子112の頂部112Aから底部112Bに向けて増加する。第2の複数の格子110の格子ベクトル(ここでは図示せず)は、第2の複数の格子110と垂直に測定される。第2の複数の格子110の楔角度は、格子ベクトルと深さ勾配との間の角度として規定され得る。同様に、第3の複数の格子112の格子ベクトル(ここでは図示せず)は、第3の複数の格子112と垂直に測定される。
[0032] 拡張導波結合器100を通して出力結合領域106に結合されたT-1ビームは、拡張導波結合器100内でTIRを受ける。T-1ビームは、T-1ビームが複数の格子112の格子に接触するまでTIRを受け、ここで、T-1ビームは、(a)拡張導波結合器100内で屈折して戻されるか又は失われるT0ビーム、(b)T1ビームが複数の格子112の別の格子に接触するまで出力結合領域106内でTIRを受けるT1ビーム、及び(c)拡張導波結合器100から外に結合されるT-1ビームに分割される。出力結合領域106内でTIRを受けるT1ビームは、拡張導波結合器100を通して出力結合領域106に結合されたT-1ビームの強度が消尽するか、又は出力結合領域106を通って伝搬する残りのT1ビームが、出力結合領域106の端部に到達するまで、複数の格子112の格子に接触し続ける。拡張導波結合器100の外に結合されたT-1ビームの強度を制御して、ユーザの視点からマイクロディスプレイから生成される仮想イメージの視野を更に調整し、ユーザが仮想イメージを視認できる視野角を更に増大させるために、複数の格子112は、拡張導波結合器100を通して出力結合領域106に結合されたT-1ビームを制御するように調整されなければならない。
[0033] 図2A及び図2Bは、1以上の実施形態による、角度付きエッチングシステム200の側面概略断面図を描いている。傾斜した角度を有する格子を形成するために、基板210上配置された格子材料212が、角度付きエッチングシステム200によってエッチングされる。1以上の実施形態では、格子材料212が、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、パターン形成されたハードマスク213が、格子材料212の上に配置される。1以上の実施形態では、格子材料212の材料が、各格子の傾斜角度θ’及び基板210の屈折率に基づいて選択され、光の結合及び結合解除を制御し、導波結合器を通る光の伝搬を促進する。幾つかの実施形態では、格子材料212が、炭酸化ケイ素(SiOC)、二酸化チタン(TiO2)、酸化ケイ素(例えば、二酸化ケイ素(SiO2))、バナジウム(IV)酸化物(VO2)、酸化アルミニウム(Al2O3)、インジウムスズ酸化物(ITO)、酸化亜鉛(ZnO)、五酸化タンタル(Ta2O5)、窒化ケイ素(SiN又はSi3N4)、窒化チタン(TiN)、及び/又は二酸化ジルコニウム(ZrO2)を含有する材料を含む。格子材料212は、約1.5と約2.65の間の屈折率を有する。更に別の一実施形態では、パターン形成されたハードマスク213が、導波結合器が形成された後で除去される不透明なハードマスクである。例えば、不透明なハードマスクは、クロムや銀などの反射性材料を含む。
[0034] 幾つかの実施形態では、パターン形成されたハードマスク213が、透明なハードマスクである。1以上の実施形態では、エッチング停止層211が、導波結合器が形成された後で除去される不透明なエッチング停止層である。幾つかの実施形態では、エッチング停止層211が、透明なエッチング停止層である。角度付きエッチング装置200は、本明細書で説明される角度付き格子を形成するために、例えばコントローラ(図示せず)を使用して、複数の指示命令を実行するように構成される。実行される複数の指示命令は、傾斜角度、イオンビーム角度、格子形成間のイオンビーム角度の変化、楔角度、深さ勾配、及び/又は(1以上の)格子から形成される楔の他の態様を含み得る。
[0035] 角度付き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、基板210の面法線218に対して角度αでイオンビーム216を向けるように構成されている。基板210は、第1のアクチュエータ208に結合されたプラテン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を移動させるように構成されている。面法線218に対して傾斜角度θ’を有する格子を形成するために、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、イオンビーム216を角度αで基板210に向ける。第1のアクチュエータ208は、イオンビーム216が、イオンビーム角度θで格子材料212と接触し、格子材料212の所望の部分上に傾斜角度θ’を有する格子をエッチングするようにプラテン206を配置する。1以上のプロセスパラメータ(例えば、イオンビーム216のデューティーサイクル)を調整して、格子のフィンを様々な深さまで形成することができる。
[0036] 図3は、1以上の実施形態による、基板302の一部分300の概略斜視図を描いている。イオンビーム角度θは、約0度と約90度の間である。イオンビーム角度θは、格子形成中に好適には約15度と約75度との間で調整可能である。というのも、約0度又は約90度に近いイオンビーム角度θは、格子304が傾斜しないように、約0度又は約90度の傾斜角度θ’を有する格子304をもたらすからである。したがって、傾斜角度θ’は、イオンビーム角度と基板の回転位置との間の相対配向によって決定され得る。基板302は、プラテン206のx軸の周りで回転し、イオンビーム216と格子304の格子ベクトル308との間の回転角度Φが、格子304に対して垂直に測定される。本明細書で説明される楔を形成するために、イオンビームのデューティーサイクル及び/又は他のプロセスパラメータを調整して、エッチング深さを変更することができる。
[0037] 1以上の実施例では、プロセスパラメータが、イオンビームのデューティーサイクル、イオンビームの部分走査、イオンビームの走査速度、イオンビームを生成するための電源(例えば、電位)、又はそれらの任意の組み合わせであってよく、又はそれらを含むことができる。幾つかの実施例では、デューティーサイクルが、約5%から約85%で調整され、ここで、5%のデューティーサイクルは、格子の浅いフィンを形成し、85%のデューティーサイクルは、格子のフィンをより深い深さまで形成する。他の実施例では、イオンビームの部分走査、イオンビームの走査速度、及び/又はイオンビームを生成するための電源を、独立に調整して、様々な深さ(例えば、比較的浅いものから比較的深いものまで)の格子フィンを形成することができる。楔形状断面を有する格子の形成が本明細書で説明されるが、他の実施例では、種々の格子を様々な深さ勾配及び傾斜角度で形成して、様々な形状寸法の組み合わせである湾曲、曲がり、角度付き、平坦、又は他の断面プロファイルを有する格子を形成することができる。
[0038] 1以上の実施形態では、イオンビーム角度θが、格子の深さ勾配と整合する。上述の深さ勾配は、格子を横切るフィンの深さの変化量の測定値であり、深さ勾配は、フィンの深さが変化する方向である。イオンビーム角度θは、式θ=atan(tan(θ’)/cos(φ))を使用して、格子角度からの回転によって特定され、フィンの傾斜角度を特定することができる。ここで、θ=イオンビーム角度、θ’=フィンの傾斜角度、φ=格子の形状ベクトル、例えば楔ベクトルと、格子ベクトルとの間の角度である。形状ベクトルは、格子の深さ勾配が変化する方向であり、例えばフィンの深さが増加する方向である。深さ勾配は、格子を横切るフィンの深さの変化である。1以上の実施例では、22度の傾斜の格子について、楔が格子ベクトルから45度ずれている場合、θ=atan(tan(22.5度)/cos(45度))≒30.3度である。
[0039] 図4は、1以上の実施形態による、格子を形成する方法400を示すフローチャートである。図5A~図5Jは、方法400中に生成されている間の異なる間隔での構造を示している。方法400では、動作402において、化学気相堆積(CVD)を含み得る複数の副動作でターゲット積層体が製造される。動作402で形成されるターゲット積層体は、図5Aで示され、基板502、及び基板502の上に形成される格子材料層504を含む。ターゲット積層体は、格子材料層504の上に形成されたハードマスク層506を更に含む。基板502は、SiO2などのシリコンベースの材料から形成されてよく、ハードマスク層506は、クロムやチタンなどの金属材料から、又は炭窒化ケイ素(SiCN)などの誘電材料から形成されてよい。格子材料層504は、炭酸化ケイ素(SiOC)、二酸化チタン(TiO2)、二酸化ケイ素(SiO2)、酸化バナジウム(VO2)、酸化アルミニウム(Al2O3)、インジウムスズ酸化物(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)、又は二酸化ジルコニウム(ZrO2)を含み得る。図5Aで示されている積層体は、CVDを含む様々な副動作を使用して製造され得る。1以上の実施例では、格子材料層504が、150nmから350nmの厚さであり、ハードマスク層506が、約15nmから約70nmの厚さである。
[0040] 動作404では、ハードマスク層506の連続部分を除去して、ハードマスク層506内に開口部508を形成する。動作404は、1以上の化学物質を使用して湿式ストリップエッチング動作において実行され、開口部508を形成する。図5Bは、動作404でハードマスク層506の部分の除去の結果としてもたらされた構造を示している。動作406では、格子材料層504の一部分がエッチングされるか又はさもなければ除去されて、特徴510を形成する。図5Cは、動作406で特徴510の形成の結果としてもたらされた構造を示している。動作406は、選択的エリア処理(SAP)エッチングを使用して実行され、格子材料層504の1以上の部分を除去することができる。動作406中に、SAPエッチングを使用して、非限定的に図5Cで示されている特徴510の楔状断面を含む、様々な断面を含み得る特徴510を形成することができる。例えば、特徴510は、図5Cでは、楔又は三角形状として示されているが、他の実施例では、様々な多角形又は組み合わせ形状が、動作406でSAPエッチングを使用して形成され得る。特徴510は、凹部と称されてよく、第1の側面510A、遷移面510B、及び第2の側面510Cによって画定される。第2の側面510Cは、第1の側面510Aと対向し、遷移面510Bは、第1の側面510Aと第2の側面510Cとの間で延在する。遷移面510Bは、基板502に対して角度512で形成される。図5Cの実施例では、第2の側面510Cが、第1の側面510Aよりも深い深さに形成される。
[0041] 1以上の実施形態では、SAPが、設計された数の露光サイクルを含み得る。その場合、所与の露光サイクルは、特定の方向に沿って処理ビームを走査すること、引き続いて、基板504を新しい回転位置まで回転させることを必然的に伴う。幾つかの実施例では、SAPエッチングが、2つの露光サイクル、4つの露光サイクル、6つの露光サイクル、8つの露光サイクル、又はそれ以上を含み得る。幾つかの実施例では、SAPエッチングが、種々の露光サイクルを含み得る。その場合、基板504は、種々の回転位置に配置される。それによって、各サイクルが、種々の回転位置で実行される。SAPエッチングの更なる態様が、米国特許第10,269,663号(カラム4,ライン34からカラム7,ライン61)、及び米国特許第10,302,826号に記載され、論じられており、それらは、参照により本明細書に組み込まれる。
[0042] 動作408では、エッチング停止層514が特徴510上に堆積される。図5Dは、動作408でエッチング停止層514の堆積の結果としてもたらされた構造を示している。エッチング停止層514は、CVDプロセス、原子層堆積(ALD)、又は特徴510上に共形コーティングを形成する別のプロセスを介して、動作408で堆積され得る。エッチング停止層514は、15nmから50nmの厚さに形成され得る。1以上の実施例では、エッチング停止層514が、動作408で、窒化タンタルなどの窒化物から形成される。別の一実施例では、エッチング停止層514が、動作408で、酸化ケイ素などのシリコンベースの材料から形成される。
[0043] 動作410では、第2の格子材料層516が、エッチング停止層514上に堆積される。第2の格子材料層516は、CVDを使用して堆積させることができ、特徴510の内側ならびに特徴510の両側に形成され、その結果、材料516Aが過剰になる。図5Eは、動作410で第2の格子材料層516の堆積の結果としてもたらされた構造を示している。1以上の実施形態では、格子材料層504と第2の格子材料層516のそれぞれが、炭酸化ケイ素(SiOC)、酸化チタン(例えば、二酸化チタン(TiO2))、酸化ケイ素(例えば、二酸化ケイ素(SiO2))、バナジウム(IV)酸化物(VO2)、酸化アルミニウム(Al2O3)、インジウムスズ酸化物(ITO)、酸化亜鉛(ZnO)、五酸化タンタル(Ta2O5)、窒化ケイ素(SiN若しくはSi3N4)、窒化チタン(TiN)、二酸化ジルコニウム(ZrO2)、それらの酸窒化物、又はそれらの任意の組み合わせのうちの少なくとも1つから形成される。ハードマスク層506は、窒化ケイ素、酸化ケイ素、チタン若しくはクロムを含有する金属ベースの層、それらのドーパント、それらの合金、又はそれらの任意の組み合わせから形成される。
[0044] 引き続いて、動作412では、第2の格子材料層516からの余剰な材料が除去され(平坦化され)て、平坦化された面518を形成する。動作412における平坦化は、SAPエッチングを使用して実行することができる。図5Fは、動作412で平坦化の結果としてもたらされた構造を示している。動作414では、第2のハードマスク層520を、第2の格子材料層516上に堆積させ、エッチングして複数の開口部522を形成する。図5Gは、動作414で第2のハードマスク層520の堆積の結果としてもたらされた構造を示している。第2のハードマスク層520は、CVDを使用して動作414で堆積されてよく、深紫外線(DUV)リソグラフィを使用してエッチングされ、(例えば、DUVを使用して、エッチングプロセスを介してハードマスク層520に転写されるパターンを形成することによって)複数の開口部522を形成することができる。他の実施例では、第2のハードマスク層520を、ナノインプリントリソグラフィ(NIL)を使用してパターン形成し、複数の開口部522を形成することができる。動作414における1以上の実施例では、複数の開口部522が、第2のハードマスク層520上にフォトレジスト(図示せず)を堆積させること、DUVリソグラフィを実行して、フォトレジストをパターン形成すること、及びパターン形成されたフォトレジストを通して第2のハードマスク層520をエッチングすることを含む、複数の副動作で形成され得る。次いで、フォトレジストは、動作416の前に除去することができる。第2のハードマスク層520は、上述のようにハードマスク層506を形成するために使用される材料と同様の材料から形成され得る。1以上の実施例では、第2のハードマスク層520が、エッチング停止層514のものとは異なる材料から形成される。それによって、2つの材料は異なるエッチング選択性を有する。
[0045] 動作416では、第1の複数のフィン526を含む第1の格子524が、第2のハードマスク層520の複数の開口522を通して第2の格子材料層516内に形成される。図5Hは、動作416で第1の格子524の形成の結果としてもたらされた構造を示している。動作416は、図2A及び図2Bで上述された角度付きエッチングシステムを使用して実行され、第1の傾斜角度で第1の複数のフィン526を形成することができる。動作416中に、第1の格子524を形成するために、基板502の第1の部分が、第1のイオンビーム角度にあるイオンビームに対して配置される。動作416は、第1の格子524用の第1のイオンビーム角度θ1を特定することを含む。上述されたように、第1のイオンビーム角度θ1は、式θ1=atan(tan(θ1’)/cos(φ1))を使用して、第1の格子の格子角度からの回転によって特定され得る。
[0046] 基板502は、プラテン上に保持され、第1のイオンビーム角度は、上述のように、プラテンに平行な平面に対して測定される。基板502は、イオンビームが第1のイオンビーム角度にあるときに、イオンビームと第1の格子524の第1の格子ベクトルとの間の第1の回転角度まで、プラテンの中心軸の周りで回転される。イオンビームは、プラテンに平行な平面に対して約15度から約75度まで調整可能な角度を有するリボンビームである。第1の格子524を形成するために、第1の格子524の第1の端部524Aに隣接するフィンが、第1の格子の第2の端部524Bに隣接するフィンよりも浅い深さに形成されるように形成された第1の複数のフィン526を有する。1以上の実施例では、第1の格子の深さは、約10nmから約400nmであり、複数のフィン526の各フィンの幅は、複数のフィン526のピッチの約30%から約70%である。複数のフィン526は、上述のように第1の傾斜角度で形成され、第1の傾斜角度は、約0度から約60度であり得る。複数のフィン526は、格子524の第1の側部524Aから第2の側部524Bまでの高さが増加するように、第1の深さ勾配に結合され、したがって、エッチングの深さを増加させることができる。底面524Cに沿ったフィン526の高さの変化は、楔角度528を生成し得る。イオンビームは、第1の格子524を形成するように調整され得る1以上のプロセスパラメータ(例えば、デューティーサイクル)を有する。例えば、プロセスパラメータは、イオンビームが、第1のイオンビーム角度にあり、基板の第1の部分と接触しているときに、デューティーサイクルの約5%から約85%まで調整され得る。プロセスパラメータ(例えば5%)用のより短い調整時間を使用して、第1の格子524の第1の端部524Aにおける又はその近傍のものなどの、より浅い深さを有するフィンを形成することができる。同様に、プロセスパラメータ(例えば85%)用のより長い調整時間を使用して、第1の格子の第2の端部524Bにおける又はその近傍のものなどの、より深いかなりの深さを有するフィンを形成することができる。1以上の実施形態では、動作416として第1の格子524を形成するために使用される第1のイオンビーム角度が、第1の格子524の第1の深さ勾配と整合する。
[0047] 1以上の実施形態では、更なる複数のフィンが、第1の格子524の形成後に、動作416の引き続いての反復中に形成され得る。この実施例では、動作416において、第1の格子の形成後に、第1のイオンビーム角度が、第1のイオンビーム角度とは異なる第2のイオンビーム角度に変更される。動作416の引き続いての反復は、第1のイオンビーム角度θ1とは異なり得る引き続いてのイオンビーム角度θXを特定することを含む。例えば、第2のイオンビーム角度θ2が、第1の格子524について特定され得る。上述のように、第2のイオンビーム角度θ2は、式θ2=atan(tan(θ2’)/cos(φ2))を使用して特定され得る。基板の第2の部分は、イオンビームが第2のイオンビーム角度に配置されたときに、イオンビームの経路内に配置される。基板は、イオンビームが第2のイオンビーム角度にあるときに、イオンビームと第2の格子の第2の格子ベクトルとの間の第2の回転角度まで、プラテンの中心軸の周りで回転される。したがって、複数の格子は、動作416で、イオンビーム角度を変更し、基板を回転させることによって、種々の傾斜角度及び種々の深さ勾配で、単一の基板上に形成され得る。
[0048] 動作418では、第2のハードマスク層520が、例えば、動作404に関連して上述されたような湿式ストリップエッチングを使用して除去される。図5Iは、動作418で第2のハードマスク層520の除去の結果としてもたらされた構造を示している。方法400の幾つかの実施形態では、動作420で、コーティング526Aが、ALDプロセスを使用して、複数のフィン526上に任意選択的に形成される。1以上の実施例では、コーティング526Aが、酸化物の1以上の層を含む。図5Jは、動作420で複数のフィン526上のコーティングの形成の結果としてもたらされた構造を示している。2以上の格子が形成される実施例では、一部又は全部の格子が、動作420においてそれらの上に配置されたコーティングを有し得る。1以上の実施例では、ALDプロセスを動作420で使用して、複数のフィン526を酸化物でコーティングすることができる。幾つかの実施例では、複数のフィン526の共形コーティングを形成する方法が採用され得る。1以上の実施例では、複数のフィン526が動作420でコーティングされて、複数のフィン526の限界寸法を調整又は微調整することができる。
[0049] 図6は、本明細書に記載され、論じられる1以上の実施形態による、格子を形成する方法600を示しているフローチャートである。図7A~7Gは、方法600中に生成されている間の異なる間隔での構造を示している。方法600は、図4の方法400に関して詳細に上述された動作402、404、及び406を含む。図7Aは、基板502及び格子材料層504及びハードマスク層506を含む、動作402によって形成された構造を示している。図7Bは、動作404によって形成された構造を示している。その場合、開口部508は、方法400で上述されたように、湿式ストリップ(化学)エッチングを使用して、ハードマスク層506内に形成される。図7Cは、特徴510を形成するために第1の格子層504の一部分を除去した後の、動作406によって形成された構造を示している。図5Cで示されているものと同様に、特徴510は、凹部又は角度付き凹部と称されてよく、第1の側面510A、第1の側面510Aと対向する第2の側面510C、及び第1の側面510Aと第2の側面510Cとの間で延在する遷移面510Bによって画定される。遷移面510Bと第2の側面510Cとの間で形成された角度512。しかし、図6の方法600では、動作406に引き続いてエッチング停止層及び第2の格子材料層が堆積される方法400とは対照的に、ハードマスク層702が動作602で堆積される。ハードマスク層702は、CVDを使用して動作602で堆積され得る。図7Dは、動作602でハードマスク層702の堆積の結果としてもたらされた構造を示している。ハードマスク層702は、ハードマスク層506及び第2のハードマスク層520に関して上述されたのと同様の材料から形成され得る。
[0050] 引き続いて、動作604では、本明細書で第2のハードマスク層と称され得るハードマスク層702をエッチングして、複数の開口部704を形成する。図7Eは、動作604でハードマスク層702の開口部の形成の結果としてもたらされた構造を示している。幾つかの実施例では、動作604中に、ハードマスク層702が、同様に格子材料層504の部分710から除去される。複数の開口部704は、ハードマスク層702上にフォトレジスト(図示せず)を堆積させること、DUVリソグラフィを実行して、フォトレジストをパターン形成すること、及びパターン形成されたフォトレジストを通してハードマスク層702をエッチングすることを含む、複数の副動作で形成され得る次いで、フォトレジストは、動作606の前に除去することができる。他の実施例では、複数の開口部704が、NILを使用して動作604で形成することができる。
[0051] 動作606では、格子706が、上述されたように、傾斜角度で深さ勾配及び楔角度まで形成された複数のフィン708を含むように、角度付きエッチングを使用して形成され得る。動作606は、格子706を形成するために使用する第1のイオンビーム角度θ1を特定することを含む。上述のように、第1のイオンビーム角度θ1は、式θ1=atan(tan(θ1’)/cos(φ1))を使用して特定され得る。図7Fは、動作606で格子706の形成の結果としてもたらされた構造を示している。動作606で形成される格子706は、基板502を回転させ、イオンビームの角度を変更することによって、角度付きエッチングシステムを使用して、図4の動作416で説明された1以上の格子と同様なやり方で形成され得る。例えば、動作606で形成される格子706は、基板及び/又は上に基板が配置されるプラテンと垂直な中心軸の周りで基板502を回転させることによって、角度付きエッチングによって形成され得る。イオンビーム、例えば、リボンビームが、基板502に対して所定の角度で配置され、イオンビームのデューティーサイクルを調整することによって様々な深さまで複数のフィン708を形成するために使用される。動作606は、上述された動作416の反復と同様に繰り返されて、様々な傾斜角度、深さ勾配、及び楔角度で、複数の格子を形成することができる。各イオンビーム角度θXは、上述されたように、動作606で引き続いて形成される各格子について特定され得る。方法600の動作608では、格子材料層504の1以上の部分710が、SAPエッチングを使用して格子706から除去され、楔712を形成する。図7Gは、動作608における格子材料層504の部分710の除去に引き続いて、格子706の複数のフィン708の形成の結果としてもたらされた楔712を示している。図7Gは、更に、ハードマスク層702が除去された楔712を示している。それは、動作608又は本明細書では説明されない他の動作で生じ得る。
[0052] 図8は、本明細書に記載され、論じられる1以上の実施形態による、格子を形成する方法800を示しているフローチャートである。図9A~9Dは、方法800中に生成されている間の異なる間隔での構造を示している。方法800の動作802では、例えばCVDを使用して、格子材料層902を含む基板が形成される。図9Aは、動作802で格子材料層902の形成の結果としてもたらされた構造を示している。特に、図9Aは、炭酸化ケイ素(SiOC)、酸化ケイ素(例えば、二酸化ケイ素(SiO2))、窒化ケイ素(SiN若しくはSi3N4)、又は炭窒化ケイ素(SiCN)のうちの少なくとも1つから、CVDを使用して約200nmから約400nmの厚さで、Siベースの材料から形成され得る格子材料層902を示している。ハードマスク層904が、格子材料層902の上に形成され、方法400及び600に関して上述されたように、金属又は誘電材料から形成され得る。
[0053] 動作804では、複数の開口部906が、ハードマスク層904内に形成される。図9Bは、動作804でハードマスク層904の形成の結果としてもたらされた構造を示している。複数の開口部906は、ハードマスク層904上にフォトレジスト(図示せず)を堆積させることと、DUVリソグラフィ及びエッチング又はNILを実行して、フォトレジストをパターン形成することと、パターン形成されたフォトレジストを通してハードマスク層904をエッチングすることとを含む、複数の副動作において動作804で形成され得る。次いで、フォトレジストは、動作806の前に除去され得る。図9Cは、動作804でハードマスク層904のエッチングの結果としてもたらされた構造を示している。
[0054] 動作806では、格子908が、本明細書で説明されるように、角度付きエッチングを使用してSiベースの材料からの格子材料層902内に形成される。動作806は、格子908を形成するために使用する第1のイオンビーム角度θ1を特定することを含む。上述されたように、第1のイオンビーム角度θ1は、式θ1=atan(tan(θ1’)/cos(φ1))を使用して特定され得る。格子908は、楔形状の格子として形成され得る。その場合、格子908の複数のフィン910は、格子908の第1の端部908Aから格子908の第2の端部908Bまでのサイズに増大する。格子908は、上述された動作416及び606についての格子と同様なやり方で、動作806で形成され得る。調整可能な角度を有するように構成されるイオンビームのデューティーサイクルを調整して、複数のフィン910のそれぞれを様々な深さまで形成し、上に格子材料層902が配置される基板は、同様に回転され得る。方法400とは対照的に、方法800ではエッチング停止層が使用されない。動作808では、例えば湿式ストリップを介した化学エッチングを使用して、ハードマスク層904が除去される。図9Dは、動作808でハードマスク層904の除去の結果としてもたらされた構造を示している。
[0055] 図10は、本明細書に記載され、論じられる1以上の実施形態による、格子を形成する方法1000を示しているフローチャートである。図11A~図11Dは、方法1000中に生成されている間の異なる間隔での構造を示している。方法1000は、図4の方法400の動作402と同様の様態で実行される動作402を含む。図11Aは、方法1000の動作402の結果としてもたらされた構造を示している。図11Aは、基板502の上に形成された格子材料層504と、格子材料層の上に形成されたハードマスク層506とを示している。動作1002では、DUVリソグラフィ及びエッチング又はNILを使用して上述された動作404及び804と同様のやり方で、ハードマスク層506を開いて、複数の開口部1101を形成する。図11Bは、方法1000の動作1002でハードマスク層506を開いた結果としてもたらされた構造を示している。これは、ハードマスク層の連続部分が除去される、方法400の動作404とは対照的である。引き続いて、方法1000の動作1004では、基502を回転させ、上述のようにイオンビームのデューティーサイクルを調整することによって、角度付きエッチングを使用して、格子材料層504内に格子1104が形成される。動作1004は、格子1104を形成するために使用する第1のイオンビーム角度θ1を特定することを含む。上述されたように、第1のイオンビーム角度θ1は、式θ1=atan(tan(θ1’)/cos(φ1))を使用して特定され得る。図11Cは、方法1000の動作1004の格子1104の形成の結果としてもたらされた構造を示している。格子1104は、複数のフィン1106、第1の端部1104A、第2の端部1104B、及び底部1104Cを有するように形成され、第1の端部1104A及び第2の端部1104Bが、底部1104Cに対し実質的に直角となるように、矩形状を有するように形成されている。動作1006では、SAPを使用してフィン1106の一部分を除去し、格子1104が楔の断面を有するように、格子1104の上面1108を形成する。これは、動作1004で形成された矩形状とは対照的である。更に、動作1006では、ハードマスク層1102のように、格子材料層504の部分504A(図11Cで示されている)が除去される。図11Dは、方法1000の動作1006で格子1104のエッチングの結果としてもたらされた構造を示している。動作1006で除去されるフィン1106の一部分は、基板502に対して測定される楔角度αで除去される。動作1002、1004、及び1006は、本明細書で説明されるように、種々のイオンビーム角度、種々の基板回転角度、及びデューティーサイクルの調整を使用して、更なる格子を他の傾斜角度で格子材料層504内に形成するために繰り返され得る。
[0056] 本開示の実施形態は更に、以下の段落1~29のうちの任意の1以上に関する。
[0057] 1.格子を形成する方法であって、基板上に配置された格子材料層の上に配置されているハードマスク層をエッチングして、複数の開口部を形成することと、ハードマスク層の複数の開口部を通して格子材料層内に第1の格子であって、第1の形状ベクトル及び第1の格子ベクトルを有する第1の格子を形成することとを含み、前記第1の格子を形成することは、式θ1=atan(tan(θ1’)/cos(φ1))に従って第1のイオンビーム角度θ1を特定することであって、θ1’は第1の傾斜角度であり、φ1は第1の形状ベクトルと第1の格子ベクトルとの間の角度である、第1のイオンビーム角度θ1を特定すること、格子材料層の第1の部分を、プラテン上に保持されている基板に対して第1のイオンビーム角度θ1にあるイオンビームの経路内に配置すること、基板をプラテンの中心軸の周りで、イオンビームと第1の格子の第1の格子ベクトルとの間の第1の回転角度まで回転させること、並びに、イオンビームが第1のイオンビーム角度θ1にあるときにプロセスパラメータを調整して、第1の形状ベクトル、第1の格子ベクトル、及び基板の面法線に対する第1の傾斜角度θ1’を有する第1の格子の第1の複数のフィンを形成することであって、第1の複数のフィンが第1の傾斜角度θ1’にあるように第1の格子の第1の複数のフィンを形成することを含む、方法。
[0058] 2.格子を形成する方法であって、第1の格子材料層をエッチングして基板上に配置された第1の格子材料層内に第1の特徴を形成することと、第1の特徴内にエッチング停止層を堆積させることと、エッチング停止層上に第2の格子材料層を堆積させることと、第2の格子材料層上にハードマスク層を堆積させることと、ハードマスク層をエッチングして、複数の開口部を形成することと、複数の開口部を通して第2の格子材料層内に第1の格子であって、第1の形状ベクトル及び第1の格子ベクトルを有する第1の格子を形成することとを含み、前記第1の格子を形成することは、式θ1=atan(tan(θ1’)/cos(φ1))に従って第1のイオンビーム角度θ1を特定することであって、θ1’は第1の傾斜角度であり、φ1は第1の形状ベクトルと第1の格子ベクトルとの間の角度である、第1のイオンビーム角度θ1を特定すること、第1のイオンビーム角度θ1にあるイオンビームに対して、プラテン上に保持されている基板の第1の部分を配置することであって、第1のイオンビーム角度θ1がプラテンと平行な平面に対して測定される、基板の第1の部分を配置すること、イオンビームが第1のイオンビーム角度θ1にあるときに、基板をプラテンの中心軸の周りで、イオンビームと第1の格子の第1の格子ベクトルとの間の第1の回転角度まで回転させること、並びに、イオンビームが、第1のイオンビーム角度θ1にあり、基板の第1の部分と接触しているときに、プロセスパラメータを調整することを含む、方法。
[0059] 3.格子を形成する方法であって、基板上に配置されている格子材料層上に配置されているハードマスク層内の複数の開口部をエッチングすることと、ハードマスク層内の複数の開口部を通して基板をエッチングし、格子材料層内に第1の格子であって、凹部内に形成された複数のフィンを備え、第1の形状ベクトル及び第1の格子ベクトルを有する第1の格子を形成することとを含み、前記第1の格子を形成することは、式θ1=atan(tan(θ1’)/cos(φ1))に従って第1のイオンビーム角度θ1を特定することであって、θ1’は第1の傾斜角度であり、φ1は第1の形状ベクトルと第1の格子ベクトルとの間の角度である、第1のイオンビーム角度θ1を特定すること、第1のイオンビーム角度θ1にあるイオンビームに対して、格子材料層の第1の部分を配置することであって、イオンビームがプラテン上に保持されている基板に平行な平面に対して約15度から約75度の角度の範囲内で調整可能である、格子材料層の第1の部分を配置すること、イオンビームが第1のイオンビーム角度θ1にあるときに、基板をプラテンの中心軸の周りで、イオンビームと第1の格子の第1の格子ベクトルとの間の第1の回転角度まで回転させること、並びに、第1の角度で第1の格子をエッチングして複数のフィンの上部を除去し、楔を形成することであって、第1の形状ベクトルが楔ベクトルである、楔を形成することを含む、方法。
[0060] 4.格子を形成する方法であって、基板上に配置された格子材料層の上に配置されているハードマスク層をエッチングして、複数の開口部を形成することと、ハードマスク層の複数の開口部を通して格子材料層内に第1の格子であって、第1の形状ベクトル及び第1の格子ベクトルを有する第1の格子を形成することとを含み、前記第1の格子を形成することは、第1の傾斜角度θ1’及び第1の形状ベクトルと第1の格子ベクトルとの間の角度φ1に対して第1のイオンビーム角度θ1を特定すること、格子材料層の第1の部分を、プラテン上に保持されている基板に対して第1のイオンビーム角度θ1にあるイオンビームの経路内に配置すること、並びに、イオンビームが第1のイオンビーム角度θ1にあるときにプロセスパラメータを調整して、第1の形状ベクトル、第1の格子ベクトル、及び基板の面法線に対する第1の傾斜角度θ1’を有する第1の格子の第1の複数のフィンを形成することであって、第1の複数のフィンが第1の傾斜角度θ1’にあるように第1の格子の第1の複数のフィンを形成することを含む、方法。
[0061] 5.格子を形成する方法であって、基板上に配置された第1の格子材料層をエッチングして、第1の格子材料層内に第1の特徴を形成することと、第1の特徴内にエッチング停止層を堆積させることと、エッチング停止層上に第2の格子材料層を堆積させることと、第2の格子材料層上にハードマスク層を堆積させることと、ハードマスク層をエッチングして、複数の開口部を形成することと、複数の開口部を通して第2の格子材料層内に第1の格子であって、第1の形状ベクトル及び第1の格子ベクトルを有する第1の格子を形成することとを含み、前記第1の格子を形成することは、第1の傾斜角度θ1’及び第1の形状ベクトルと第1の格子ベクトルとの間の角度φ1に対して第1のイオンビーム角度θ1を特定すること、第1のイオンビーム角度θ1にあるイオンビームに対して、プラテン上に保持されている基板の第1の部分を配置することであって、第1のイオンビーム角度θ1がプラテンに平行な平面に対して測定される、基板の第1の部分を配置すること、並びに、イオンビームが、第1のイオンビーム角度θ1にあり、基板の第1の部分に接触しているときに、プロセスパラメータを調整することを含む、方法。
[0062] 6.格子を形成する方法であって、基板上に配置されている格子材料層上に配置されているハードマスク層内の複数の開口部をエッチングすることと、ハードマスク層内の複数の開口部を通して基板をエッチングし、格子材料層内に第1の格子であって、凹部内に形成された複数のフィンを備え、第1の形状ベクトル及び第1の格子ベクトルを有する第1の格子を形成することとを含み、前記第1の格子を形成することは、第1の傾斜角度θ1’及び第1の形状ベクトルと第1の格子ベクトルとの間の角度φ1に対して第1のイオンビーム角度θ1を特定すること、第1のイオンビーム角度θ1にあるイオンビームに対して、格子材料層の第1の部分を配置することであって、イオンビームがプラテン上に保持されている基板に平行な平面に対して約15度から約75度の角度の範囲内で調整可能である、格子材料層の第1の部分を配置すること、イオンビームが第1のイオンビーム角度θ1にあるときに、基板をプラテンの中心軸の周りで、イオンビームと第1の格子の第1の格子ベクトルとの間の第1の回転角度まで回転させること、並びに、第1の角度にある第1の格子をエッチングして複数のフィンの上部を除去し、楔を形成することであって、第1の形状ベクトルが楔ベクトルである、楔を形成することとを含む、方法。
[0063] 7.第1のイオンビーム角度θ1が、式θ1=atan(tan(θ1’)/cos(φ1))に従って特定される、段落1から6のいずれか一つの方法。
[0064] 8.基板をプラテンの中心軸の周りで、イオンビームと第1の格子の第1の格子ベクトルとの間の第1の回転角度まで回転させることを更に含む、段落1から7のいずれか一つの方法。
[0065] 9.格子材料層内に、第2の形状ベクトル及び第2の格子ベクトルを有する第2の複数のフィンを備えた第2の格子を形成することを更に含み、前記第2の格子を形成することは、第2の傾斜角度θ2’及び第2の形状ベクトルと第2の格子ベクトルとの間の角度φ2に対して第2のイオンビーム角度θ2を特定すること、格子材料層の第2の部分を、第2のイオンビーム角度θ2にあるイオンビームの第2の経路内に配置して、格子材料層内に第2の格子を配置すること、基板をプラテンの中心軸の周りで回転させ、イオンビームと第2の格子の第2の格子ベクトルとの間に第2の回転角度をもたらすこと、並びに、イオンビームが第2のイオンビーム角度θ2にあるときにプロセスパラメータを調整して、第2の傾斜角度θ2’で形成され、第2の形状ベクトル及び第2の格子ベクトルを有する第2の複数のフィンを形成することを含む、段落1から8のいずれか一つの方法。
[0066] 10.第2の回転角度が、第1の回転角度とは異なり、第2のイオンビーム角度θ2が、式θ2=atan(tan(θ2’)/cos(φ2))に従って特定される、段落1から9のいずれか一つの方法。
[0067] 11.イオンビームがリボンビームである、段落1から10のいずれか一つの方法。
[0068] 12.第1のイオンビーム角度θ1が、基板に垂直な平面に対して約15度から約75度である、段落1から11のいずれか一つの方法。
[0069] 13.格子材料層内に、第2の形状ベクトル及び第2の格子ベクトルを有する第2の複数のフィンを備えた第2の格子を形成することを更に含み、前記第2の格子を形成することは、式θ2=atan(tan(θ2’)/cos(φ2))に従って第2のイオンビーム角度θ2を特定することであって、θ2’は第2の傾斜角度であり、φ2は第2の形状ベクトルと第2の格子ベクトルとの間の角度である、第2のイオンビーム角度θ2を特定すること、格子材料層の第2の部分を、第2のイオンビーム角度θ2にあるイオンビームの第2の経路内に配置して、格子材料層内に第2の格子を形成すること、基板をプラテンの中心軸の周りで回転させ、イオンビームと第2の格子の第2の格子ベクトルとの間に第2の回転角度をもたらすこと、並びに、イオンビームが第2のイオンビーム角度θ2にあるときにプロセスパラメータを調整して、第2の傾斜角度θ2’で形成され、第2の形状ベクトル及び第2の格子ベクトルを有する第2の複数のフィンを形成することを含む、段落1から12のいずれか一つの方法。
[0070] 14.第2の回転角度が、第1の回転角度とは異なる、段落1から13のいずれか一つの方法。
[0071] 15.プロセスパラメータが、イオンビームのデューティーサイクル、イオンビームの部分走査、イオンビームの走査速度、イオンビームを生成するための電源、又はそれらの任意の組み合わせを含む、段落1から14のいずれか一つの方法。
[0072] 16.第1の格子を形成した後で、ハードマスク層を除去することを更に含む、段落1から15のいずれか一つの方法。
[0073] 17.格子材料層が、炭酸化ケイ素、酸化ケイ素、炭窒化ケイ素、窒化ケイ素、又はそれらの任意の組み合わせのうちの1以上を含む、段落1から16のいずれか一つの方法。
[0074] 18.第1の格子材料層と第2の格子材料層のそれぞれが、炭酸化ケイ素、二酸化チタン、酸化ケイ素、酸化バナジウム、酸化アルミニウム、インジウムスズ酸化物、酸化亜鉛、五酸化タンタル、窒化ケイ素、窒化チタン、又は二酸化ジルコニウムのうちの1以上を含む、段落1から17のいずれか一つの方法。
[0075] 19.ハードマスク層が、酸化ケイ素、窒化ケイ素、又はそれらの組み合わせを含む、段落1から18のいずれか一つの方法。
[0076] 20.第1の特徴が、凹部を備え、第1の格子材料層内の第1の深さまで形成された第1の側面、第1の格子材料層内の第2の深さによって画定された第2の側面、及び第1の側面と第2の側面との間で延在する第3の側面によって画定され、第1の深さは第2の深さ未満である、段落1から19のいずれか一つの方法。
[0077] 21.第1の格子が、基板の面法線に対して第1の傾斜角度θ1’を有する複数のフィンを備える、段落1から20のいずれか一つの方法。
[0078] 22.第1の複数のフィンが、凹部の第1の側面から凹部の第2の側面までの第1の深さ勾配に従って高さが減少する、段落1から21のいずれか一つの方法。
[0079] 23.第1のイオンビーム角度θ1が、第1の格子の第1の深さ勾配と整合する、段落1から22のいずれか一つの方法。
[0080] 24.ハードマスク層を除去すること、及び第1の複数のフィンを酸化物層でコーティングすることを更に含む、段落1から23のいずれか一つの方法。
[0081] 25.第1の格子を形成した後に、第1のイオンビーム角度θ1を第1のイオンビーム角度θ1とは異なる第2のイオンビーム角度θ2に変更することと、第2の格子材料層内に第2の格子であって、第2の形状ベクトル及び第2の格子ベクトルを有する第2の複数のフィンを備えた第2の格子を形成することとを更に含み、前記第2の格子を形成することは、式θ2=atan(tan(θ2’)/cos(φ2))に従って第2のイオンビーム角度θ2を特定することであって、θ2’は第2の傾斜角度であり、φ2は第2の形状ベクトルと第2の格子ベクトルとの間の角度である、第2のイオンビーム角度θ2を特定すること、基板の第2の部分を第2のイオンビーム角度θ2にあるイオンビームの経路内に配置すること、並びに、イオンビームが第2のイオンビーム角度θ2にあるときに、基板をプラテンの中心軸の周りで、イオンビームと第2の格子の第2の格子ベクトルとの間の第2の回転角度まで回転させることであって、イオンビームが第2のイオンビーム角度θ2で第2の格子材料層に接触して、第2の傾斜角度θ2’、第2の形状ベクトル、及び第2の格子ベクトルを有する、第2の複数のフィンを形成する、基板を第2の回転角度まで回転させることを含む、段落1から24のいずれか一つの方法。
[0082] 26.第2の格子材料層を堆積させた後で、第2の格子材料層内に第1の格子を形成する前に、基板を平坦化することであって、基板内で第2の格子材料層の一部分を除去して第1の格子を形成するところの、基板を平坦化することを更に含む、段落1から25のいずれか一つの方法。
[0083] 27.複数のフィン上に共形酸化コーティングを形成することを更に含む、段落1から26のいずれか一つの方法。
[0084] 28.格子材料層内に、第2の複数のフィン、第2の形状ベクトル、及び第2の格子ベクトルを備えた第2の格子を形成することを更に含み、前記第2の格子を形成することは、式θ2=atan(tan(θ2’)/cos(φ2))に従って第2のイオンビーム角度θ2を特定することであって、θ2’は第2の傾斜角度であり、φ2は第2の形状ベクトルと第2の格子ベクトルとの間の角度である、第2のイオンビーム角度θ2を特定すること、基板の第2の部分を第2のイオンビーム角度θ2にあるイオンビームの経路内に配置して、格子材料層内に第2の格子を形成すること、基板をプラテンの中心軸の周りで回転させ、イオンビームと第2の格子の第2の格子ベクトルとの間に第2の回転角度をもたらすこと、並びに、イオンビームが第2のイオンビーム角度θ2にあるときにプロセスパラメータを調整して、基板の面法線に対して第2の傾斜角度θ2’を有し、第2の形状ベクトル及び第2の格子ベクトルを有する第2の複数のフィンを形成することであって、プロセスパラメータが、イオンビームのデューティーサイクル、イオンビームの部分走査、イオンビームの走査速度、イオンビームを生成するための電源、又はそれらの任意の組み合わせを含む、第2の複数のフィンを形成することを含む、段落1から27のいずれか一つの方法。
[0085] 29.段落1~28のいずれか一つの方法を実行するための装置又はシステム。
[0086] したがって、本明細書で説明されるシステム及び方法を使用して、格子材料をインプリンティングするための拡張導波結合器及び/又はマスター向けの複数の格子が製造され得る。様々な深さ勾配及び傾斜角度の格子が、少なくとも、イオンビーム角度に対して基板を回転させることと組み合わせて、イオンビーム角度を変更すること、及びイオンビームのデューティーサイクルを調整することによって、本明細書で説明される実施形態を使用して単一の基板上に形成され得る。
[0087] 以上の記述は本開示の実施形態を対象としているが、本開示の基本的な範囲から逸脱せずに本開示の他の実施形態及び更なる実施形態が考案されてよく、本開示の範囲は、以下の特許請求の範囲によって決定される。本明細書で説明される全ての文書は、参照されることによって本明細書に組み込まれる。その文書は、任意の優先権書類、及び/又は、このテキストと矛盾しない範囲内での試験手順を含む。以上の一般的な説明と具体的な実施形態から明らかなように、本開示の複数の形態が図示され説明されてきたが、本開示の精神及び範囲から逸脱することなしに、様々な変形が行われ得る。したがって、それによって本開示が限定されることは意図していない。同様に、「備える、含む(comprising)」という用語は、米国法の目的のために、「含む(including)」という用語と同義であると考えられる。同様に、組成、要素、又は複数の要素の群の前に「備える、含む(comprising)」という移行フレーズが付いている場合には、常に、組成、要素、又は複数の要素の前に「本質的に~から成る(consisting essentially of)」、「~から成る(consisting of)」、「~から成る群から選択される(selected from the group of consisting of)」、又は「である(is)」という移行フレーズを有する、同じ組成又は複数の要素の群も考慮されていると理解され、逆もまた同様である。
[0088] 特定の実施形態及び特徴が、一組の数値上限と一組の数値下限を使用して説明された。別段の指定がない限り、任意の2つの値の組み合わせ、例えば、任意の下側値と任意の上側値の組み合わせ、任意の2つの下側値の組み合わせ、及び/又は任意の2つの上側値の組み合わせが、考慮されていると理解されたい。特定の下側値、上側値、及び範囲は、以下の1以上の請求項内で現れる。
Claims (15)
- 格子を形成する方法であって、
基板上に配置された格子材料層の上に配置されているハードマスク層をエッチングして、複数の開口部を形成することと、
前記ハードマスク層の前記複数の開口部を通して前記格子材料層内に第1の格子であって、第1の形状ベクトル及び第1の格子ベクトルを有する第1の格子を形成することとを含み、前記第1の格子を形成することは、
第1の傾斜角度θ1’及び前記第1の形状ベクトルと前記第1の格子ベクトルとの間の角度φ1に対して第1のイオンビーム角度θ1を特定すること、
前記格子材料層の第1の部分を、プラテン上に保持されている前記基板に対して前記第1のイオンビーム角度θ1にあるイオンビームの経路内に配置すること、並びに
前記イオンビームが前記第1のイオンビーム角度θ1にあるときにプロセスパラメータを調整して、前記第1の形状ベクトル、前記第1の格子ベクトル、及び前記基板の面法線に対する前記第1の傾斜角度θ1’を有する前記第1の格子の第1の複数のフィンを形成することであって、前記第1の複数のフィンが前記第1の傾斜角度θ1’にあるように前記第1の格子の第1の複数のフィンを形成することを含む、方法。 - 前記イオンビームが、リボンビームであり、前記第1のイオンビーム角度θ1が、前記基板に垂直な平面に対して約15度から約75度である、請求項1に記載の方法。
- 前記第1のイオンビーム角度θ1が、式θ1=atan(tan(θ1’)/cos(φ1))に従って特定される、請求項1に記載の方法。
- 前記基板を前記プラテンの中心軸の周りで、前記イオンビームと前記第1の格子の前記第1の格子ベクトルとの間の第1の回転角度まで回転させることを更に含む、請求項1に記載の方法。
- 前記格子材料層内に、第2の形状ベクトル及び第2の格子ベクトルを有する第2の複数のフィンを備えた第2の格子を形成することを更に含み、前記第2の格子を形成することは、
第2の傾斜角度θ2’及び前記第2の形状ベクトルと前記第2の格子ベクトルとの間の角度φ2に対して第2のイオンビーム角度θ2を特定すること、
前記格子材料層の第2の部分を、第2のイオンビーム角度θ2にある前記イオンビームの第2の経路内に配置して、前記格子材料層内に第2の格子を形成すること、
前記基板を前記プラテンの前記中心軸の周りで回転させ、前記イオンビームと前記第2の格子の前記第2の格子ベクトルとの間に第2の回転角度をもたらすこと、並びに
前記イオンビームが前記第2のイオンビーム角度θ2にあるときに前記プロセスパラメータを調整して、前記第2の傾斜角度θ2’で形成され、前記第2の形状ベクトル及び前記第2の格子ベクトルを有する前記第2の複数のフィンを形成することを含む、請求項4に記載の方法。 - 前記第2の回転角度が、前記第1の回転角度とは異なり、前記第2のイオンビーム角度θ2が、式θ2=atan(tan(θ2’)/cos(φ2))に従って特定される、請求項5に記載の方法。
- 前記プロセスパラメータが、前記イオンビームのデューティーサイクル、前記イオンビームの部分走査、前記イオンビームの走査速度、前記イオンビームを生成するための電源、又はそれらの任意の組み合わせを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記第1の格子を形成した後で、前記ハードマスク層を除去することを更に含み、前記格子材料層が、炭酸化ケイ素、酸化ケイ素、炭窒化ケイ素、窒化ケイ素、又はそれらの任意の組み合わせのうちの1以上を含む、請求項1に記載の方法。
- 格子を形成する方法であって、
基板上に配置された第1の格子材料層をエッチングして、前記第1の格子材料層内に第1の特徴を形成することと、
前記第1の特徴内にエッチング停止層を堆積させることと、
前記エッチング停止層上に第2の格子材料層を堆積させることと、
前記第2の格子材料層上にハードマスク層を堆積させることと、
前記ハードマスク層をエッチングして、複数の開口部を形成することと、
前記複数の開口部を通して前記第2の格子材料層内に第1の格子であって、第1の形状ベクトル及び第1の格子ベクトルを有する第1の格子を形成することとを含み、前記第1の格子を形成することは、
第1の傾斜角度θ1’及び前記第1の形状ベクトルと前記第1の格子ベクトルとの間の角度φ1に対して第1のイオンビーム角度θ1を特定すること、
前記第1のイオンビーム角度θ1にあるイオンビームに対して、プラテン上に保持されている前記基板の第1の部分を配置することであって、前記第1のイオンビーム角度θ1が前記プラテンに平行な平面に対して測定される、前記基板の第1の部分を配置すること、並びに
前記イオンビームが、前記第1のイオンビーム角度θ1にあり、前記基板の前記第1の部分に接触しているときに、プロセスパラメータを調整することを含む、方法。 - 前記プロセスパラメータが、前記イオンビームのデューティーサイクル、前記イオンビームの部分走査、前記イオンビームの走査速度、前記イオンビームを生成するための電源、又はそれらの任意の組み合わせを含む、請求項9に記載の方法。
- 前記第1の格子材料層と前記第2の格子材料層のそれぞれが、炭酸化ケイ素、二酸化チタン、酸化ケイ素、酸化バナジウム、酸化アルミニウム、インジウムスズ酸化物、酸化亜鉛、五酸化タンタル、窒化ケイ素、窒化チタン、又は二酸化ジルコニウムのうちの1以上を含み、前記ハードマスク層が、酸化ケイ素、窒化ケイ素、又はそれらの組み合わせを含む、請求項9に記載の方法。
- 前記第1の特徴が、凹部を備え、前記第1の格子材料層内の第1の深さまで形成された第1の側面、前記第1の格子材料層内の第2の深さによって画定された第2の側面、及び前記第1の側面と前記第2の側面との間で延在する第3の側面によって画定され、前記第1の深さは前記第2の深さ未満である、請求項11に記載の方法。
- 前記第1の格子が、前記基板の面法線に対して第1の傾斜角度θ1’を有する複数のフィンを備え、前記第1の複数のフィンが、前記凹部の前記第1の側面から前記凹部の前記第2の側面までの第1の深さ勾配に従って高さが減少し、前記第1のイオンビーム角度θ1が、前記第1の格子の前記第1の深さ勾配と整合する、請求項12に記載の方法。
- 前記イオンビームが前記第1のイオンビーム角度θ1にあるときに、前記基板を前記プラテンの中心軸の周りで、前記イオンビームと前記第1の格子の第1の格子ベクトルとの間の第1の回転角度まで回転させることを更に含む、請求項11に記載の方法。
- 前記第1の格子を形成した後に、前記第1のイオンビーム角度θ1を前記第1のイオンビーム角度θ1とは異なる第2のイオンビーム角度θ2に変更することと、
前記第2の格子材料層内に第2の格子であって、第2の形状ベクトル及び第2の格子ベクトルを有する第2の複数のフィンを備えた第2の格子を形成することとを更に含み、前記第2の格子を形成することは、
第2の傾斜角度θ2’及び前記第2の形状ベクトルと前記第2の格子ベクトルとの間の角度φ2に対して第2のイオンビーム角度θ2を特定すること、
前記基板の第2の部分を前記第2のイオンビーム角度θ2にある前記イオンビームの経路内に配置すること、並びに
前記イオンビームが前記第2のイオンビーム角度θ2にあるときに、前記基板を前記プラテンの前記中心軸の周りで、前記イオンビームと前記第2の格子の第2の格子ベクトルとの間の第2の回転角度まで回転させることであって、前記イオンビームが前記第2のイオンビーム角度θ2で前記第2の格子材料層に接触して、前記第2の傾斜角度θ2’、前記第2の形状ベクトル、及び前記第2の格子ベクトルを有する、前記第2の複数のフィンを形成する、前記基板を第2の回転角度まで回転させることを含む、請求項14に記載の方法。
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