JP2014527203A - 精細なピッチのワイヤグリッド偏光子 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図12
Description
この明細書および添付請求項では、「電磁放射」という用語は、電磁スペクトルの赤外線、可視光、紫外線、および、x線領域を含む。
・ここで利用される、ワイヤ、ロッド、レール、およびリブという用語は、長さが幅または高さよりも実質的に大きい様々な細長い構造のことを示す。ワイヤ、ロッド、レール、およびリブは、様々な断面形状を有してよい。ワイヤ、ロッド、およびレールは、ワイヤグリッド偏光子の偏光構造のことを示し、リブは、ワイヤの細長い支持構造のことを示してよい。
・ここで利用される「実質的」という用語は、動作、特徴、特性、状態、構造、アイテム、または結果が、完全なまたは略完全な程度または度合いであることを示す。たとえば、「実質的に」囲まれているオブジェクトという表現は、該オブジェクトが、完全に囲まれている、または略完全に囲まれていることを示す。絶対的に完全な状態からの許容される厳密なずれの程度は、場合によって、文脈に応じて変化してよい。しかし、一般的には、完全さに近い程度は(nearness of completion)、絶対的かつ全体的な完全さが得られた場合と、全体的な結果が同じであるようなものである。「実質的」という用語の利用は、動作、特徴、特性、状態、構造、アイテム、または結果が完全にない、または略完全にないこと、といった否定的な意味でも利用可能である。
図1に示す偏光子10は、基板11に設けられた、平行で細長いワイヤ12のアレイを含む。基板11は、利用される電磁放射の波長を透過することができる。ワイヤは、80ナノメートル未満のピッチを有していてよい。一実施形態では、ワイヤは60−80ナノメートルのピッチを有してよい。別の実施形態では、ワイヤは8−85ナノメートルのピッチを有してよい。別の実施形態では、ワイヤは20−85ナノメートルのピッチを有してよい。一実施形態では、ワイヤは55ナノメートル未満の幅wを有してよい。別の実施形態では、ワイヤは35ナノメートル未満の幅wを有してよい。別の実施形態では、ワイヤは15ナノメートル未満の幅wを有してよい。ピッチが8−85ナノメートルである偏光子は、約16−170ナノメートルの波長を有する電磁放射の偏光に利用されてよい。この電磁放射を偏光するためには、ワイヤ12の材料としては、バナジウムおよびハフニウムが望ましいと思われる。
図1から図4は、精細なピッチのワイヤグリッド偏光子の1つの製造方法を示す。基板11に設けられた、平行で細長いワイヤ12のアレイを有するワイヤグリッド偏光子10(図1参照)は、ワイヤ12の表面に設けられた保護層21−22を有してよい(図2参照)。保護層21−22は、ワイヤ12の上面22に設けられてよく、さらに、ワイヤ12の側面21にも設けられてよい。保護層21−22は、ワイヤ12のパッシベーションによって形成することができるので、ワイヤ12内に埋め込むことができる。保護層21−22を作成する目的は、ワイヤの表面を、ワイヤの中央部分よりもエッチングに対して耐性をもつようにする、ということである。
図5に示す偏光子50は、利用される電磁放射の波長を透過することができる基板11を含む。たとえばゲルマニウムを赤外線には利用して、可視光にはシリコンを利用して、水晶を紫外線には利用することができるだろう。平行で細長いワイヤ52の群53の繰り返しパターンを、基板上に設けることができる。ワイヤ52は、入射する電磁放射を偏光することができる材料を含んでいてよい。細長いワイヤ52の各群53が、少なくとも3つのワイヤを含んでよい。各群が、1以上の内側ワイヤ52c(たとえば1以上の中央ワイヤ)と最も外側のワイヤ52oとを含んでよい。内側または中央のワイヤ52cは、最も外側のワイヤ52oよりも、たとえばあるアスペクトでは3nmより高くてよく、別のアスペクトでは、約10nmより高くてよく、別のアスペクトでは、約20nmより高くてよく、別のアスペクトでは、約50nmより高くてよい。最も外側のワイヤ52oの間の距離、したがって、各群53の幅d3は、あるアスペクトでは1マイクロメートル未満であってよく、別のアスペクトでは、約150nm未満であってよく、別のアスペクトでは、約100nm未満であってよく、または、別のアスペクトでは、約50nm未満であってよい。ワイヤ52は、エッチング反応の副産物であってよく、この材料が、用途によっては望ましい場合がある。各群53の幅d3は、後述するようにレジストの幅であってよく、複数のワイヤを1つのレジスト幅について形成することができるので、非常に精細なピッチのワイヤグリッド偏光子を製造することができるようになる。
図12に示すように、マルチステップの、ナノメートルサイズの素子または偏光子120は、ベース121に設けられた複数の平行なマルチステップのリブ122をもつベース121を含む。偏光子が、最も通常の用途であるので、偏光子という用語が、今後ナノメートルサイズの素子という代わりに利用されるが、素子120は、他の用途にも利用することができる。各リブ122は、高さhの異なる、または、異なる高度に配置された複数の隣接するステップSを含む。各リブ122は、上部の水平表面H1に上部の垂直表面V1が側面に設けられた、上部ステップS1を含む。水平および垂直という用語は、図面の素子の向きに対して使用されており、素子は様々な異なる角度に配置することができることを理解されたい。各リブはさらに、少なくとも1つの下部ステップ、または、2つの水平表面をもち、それぞれ、そのステップの垂直表面および隣接するステップの垂直表面が側面に設けられた一対のステップ(1つのステップが上部ステップのいずれかの側面に設けられている)を含む。したがってステップまたは一対のステップは、上部ステップの両側面に設けられ、断面でみたとき段をもつピラミッド形状に形成される。
ベース121は、単一材料で、または、異なる材料の複数の層で準備することができる。たとえば図13は、基板131および薄膜132からなるベース121を示している。リブ122は、ベース121と同じ材料であっても、基板131と同じ材料であっても、薄膜132と同じ材料であっても、または、ベース、基板、または薄膜とは異なる材料であってもよい。図14および図15に示すように、リブ122は複数の層から形成することもできる。各層は、別の層と同じ材料であってもよいし、別の層(1または複数)と別の材料であってもよい。各ステップSは、別のステップSとは異なる材料であってもよい。1つのステップSは、それぞれ異なる材料の複数の層から形成されてもよい。異なる材料の複数の層は、薄膜を、化学気相成長法(CVD)または物理気相成長法(PVD)等のプロセスで基板に形成することにより、形成することもできる。
なお、本願明細書に記載の実施形態によれば、以下の構成もまた開示される。
[項目1]
ナノメートルサイズのマルチステップの素子であって、
(a)ベースと、
(b)前記ベースに設けられた、複数の平行なマルチステップのリブと
を備え、
(c)各リブは、各側面に複数の隣接するステップを含み、
前記複数の隣接するステップは、
(i)上部の水平表面と、側面に複数の上部の垂直表面とが設けられた、上部ステップと、
(ii)前記上部ステップにおける対向する側面に2つの水平表面をもち、下部の垂直表面が側面に設けられた、少なくとも一対の下部ステップと
を有し、
前記素子は、さらに、
(d)前記上部ステップおよび前記少なくとも一対の下部ステップの垂直表面に沿って設けられた被膜を備え、
(e)あるステップの前記垂直表面に沿った前記被膜は、隣接するステップの垂直表面に沿った前記被膜とは別である、素子。
[項目2]
前記少なくとも一対の下部ステップは、少なくとも2対の下部ステップを含む、項目1に記載の素子。
[項目3]
前記上部ステップおよび前記下部ステップは、それぞれ異なる高度であり、断面でみたとき段をもつピラミッド形状を画定する、項目1に記載の素子。
[項目4]
ワイヤをさらに備え、
前記ワイヤは、
(a)前記ベースに取り付けられ、
(b)前記マルチステップのリブとは物理的に分離されており、
(c)前記マルチステップのリブと実質的に平行であり、隣接するマルチステップのリブの間に設けられる、項目1に記載の素子。
[項目5]
前記被膜は、原子層堆積法で形成される、項目1に記載の素子。
[項目6]
隣接する被膜間の最大距離は50nm未満であり、隣接する被膜間の最小距離は25nm未満である、項目1に記載の素子。
[項目7]
各被膜の幅は、約30nm未満である、項目1に記載の素子。
[項目8]
項目1に記載の素子の製造方法であって、
(a)ベースに取り付けられたマルチステップのリブを形成する工程と、
(b)前記ベースおよびステップの表面を被膜する工程と、
(c)垂直表面の被膜を残しつつ、水平表面の被膜を除去する工程と
を備える、製造方法。
[項目9]
前記マルチステップのリブをベースに形成する工程は、
(a)レジストを前記ベースに形成する工程と、
(b)前記レジストをパターニングして、レジストの幅を形成する工程と、
(c)第1の等方性エッチングを実行して、前記レジストの外側の横方向において前記ベース内へ垂直方向に、且つ、前記レジストの下に水平方向に、エッチングを行う工程と、
(d)前の等方性エッチングより小さい等方性をもつ少なくとも1つのさらなる等方性エッチングを実行して、前記レジストの外側の横方向において前記ベース内へ垂直方向に、且つ、前記レジストの下に水平方向に、エッチングを行う工程と、
(e)異方性エッチングを行って、前記ベース内の前記レジストの外側の横方向においてエッチングを行って、前記レジストを除去する工程と
を有する、項目8に記載の製造方法。
[項目10]
前記レジストの幅は、約100nm未満である、項目9に記載の製造方法。
Claims (10)
- ナノメートルサイズのマルチステップの素子であって、
(a)ベースと、
(b)前記ベースに設けられた、複数の平行なマルチステップのリブと
を備え、
(c)各リブは、各側面に複数の隣接するステップを含み、
前記複数の隣接するステップは、
(i)上部の水平表面と、側面に複数の上部の垂直表面とが設けられた、上部ステップと、
(ii)前記上部ステップにおける対向する側面に2つの水平表面をもち、下部の垂直表面が側面に設けられた、少なくとも一対の下部ステップと
を有し、
前記素子は、さらに、
(d)前記上部ステップおよび前記少なくとも一対の下部ステップの垂直表面に沿って設けられた被膜を備え、
(e)あるステップの前記垂直表面に沿った前記被膜は、隣接するステップの垂直表面に沿った前記被膜とは別である、素子。 - 前記少なくとも一対の下部ステップは、少なくとも2対の下部ステップを含む、請求項1に記載の素子。
- 前記上部ステップおよび前記下部ステップは、それぞれ異なる高度であり、断面でみたとき段をもつピラミッド形状を画定する、請求項1に記載の素子。
- ワイヤをさらに備え、
前記ワイヤは、
(a)前記ベースに取り付けられ、
(b)前記マルチステップのリブとは物理的に分離されており、
(c)前記マルチステップのリブと実質的に平行であり、隣接するマルチステップのリブの間に設けられる、請求項1に記載の素子。 - 前記被膜は、原子層堆積法で形成される、請求項1に記載の素子。
- 隣接する被膜間の最大距離は50nm未満であり、隣接する被膜間の最小距離は25nm未満である、請求項1に記載の素子。
- 各被膜の幅は、約30nm未満である、請求項1に記載の素子。
- 請求項1に記載の素子の製造方法であって、
(a)ベースに取り付けられたマルチステップのリブを形成する工程と、
(b)前記ベースおよびステップの表面を被膜する工程と、
(c)垂直表面の被膜を残しつつ、水平表面の被膜を除去する工程と
を備える、製造方法。 - 前記マルチステップのリブをベースに形成する工程は、
(a)レジストを前記ベースに形成する工程と、
(b)前記レジストをパターニングして、レジストの幅を形成する工程と、
(c)第1の等方性エッチングを実行して、前記レジストの外側の横方向において前記ベース内へ垂直方向に、且つ、前記レジストの下に水平方向に、エッチングを行う工程と、
(d)前の等方性エッチングより小さい等方性をもつ少なくとも1つのさらなる等方性エッチングを実行して、前記レジストの外側の横方向において前記ベース内へ垂直方向に、且つ、前記レジストの下に水平方向に、エッチングを行う工程と、
(e)異方性エッチングを行って、前記ベース内の前記レジストの外側の横方向においてエッチングを行って、前記レジストを除去する工程と
を有する、請求項8に記載の製造方法。 - 前記レジストの幅は、約100nm未満である、請求項9に記載の製造方法。
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