JP2022020733A - 不均一回折格子の加工 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】不均一格子を加工する方法は、異なる密度のイオンを基板の対応する面積の中に注入するステップと、例えば、リソグラフィによって、基板上にレジスト層をパターン化するステップと、パターン化されたレジスト層を用いて基板をエッチングするステップと、次いで、基板からレジスト層を除去し、面積内に注入された異なる密度のイオンと関連付けられる不均一特性を有する、少なくとも1つの不均一格子を伴って基板を残すステップとを含む。本方法はさらに、格子を有する基板を型として使用して、例えば、ナノインプリントリソグラフィによって、対応する不均一特性を有する、対応する格子を加工するステップをさらに含むことができる。
【選択図】図2
Description
本願は、2016年10月5日に出願された米国仮出願第62/404,555号の出願日の利益を主張するものである。米国出願第62/404,555号の内容の全体は、参照により本明細書中に援用される。
本発明は、例えば、以下を提供する。
(項目1)
不均一構造を加工する方法であって、前記方法は、
異なる密度のイオンを基板の対応する面積の中に注入することと、
前記基板上にレジスト層をパターン化することと、
次いで、前記基板を前記パターン化されたレジスト層を用いてエッチングし、前記面積内に注入された前記異なる密度のイオンと関連付けられる不均一特性を有する少なくとも1つの不均一構造を伴って前記基板を残すことと
を含む、方法。
(項目2)
前記基板から前記レジスト層を除去することをさらに含む、項目1に記載の方法。
(項目3)
前記不均一構造を有する前記基板を型として使用して、ナノインプリントリソグラフィによって、対応する不均一構造を加工することをさらに含む、項目2に記載の方法。
(項目4)
前記不均一構造は、不均一格子を備える、項目2に記載の方法。
(項目5)
前記格子は、前記異なる密度のイオンに対応する不均一深度を伴うバイナリ格子を備える、項目4に記載の方法。
(項目6)
前記格子は、前記異なる密度のイオンに対応する不均一深度を伴うブレーズド格子を備える、項目4に記載の方法。
(項目7)
異なる密度のイオンを基板の対応する面積の中に注入することは、
第1の方向に沿って、第1の密度のイオンを少なくとも1つの標的面積の中に注入することと、
第2の異なる方向に沿って、第2の密度のイオンを前記標的面積の中に注入することであって、前記第1の方向と第2の方向との間の角度は、0度より大きく、かつ180度未満である、ことと
を含む、項目1に記載の方法。
(項目8)
異なる密度のイオンを前記基板の対応する面積の中に注入することは、
ある方向に沿ってイオン源と前記基板との間のシャッタを移動させることであって、前記異なる密度のイオンを有する前記注入された面積は、前記ある方向に沿う、こと
を含む、項目1に記載の方法。
(項目9)
前記シャッタは、前記異なる密度に対応するイオン暴露プロファイルに従って移動される、項目8に記載の方法。
(項目10)
前記シャッタは、イオンが通過することを阻止するように構成される中実パネルである、項目8に記載の方法。
(項目11)
前記シャッタは、イオンが前記イオン源から前記基板に伝搬することを可能にする複数の貫通孔を画定する、項目8に記載の方法。
(項目12)
前記シャッタを移動させることは、
第1の速度で、第1のスポットを横断して、前記基板内の第1の標的面積の上で前記シャッタを移動させ、イオンが前記貫通孔を通して前記第1の標的面積の上に通過することを可能にする、ことと、
第2の速度で、前記第1のスポットから第2の順次スポットに前記シャッタを移動させることであって、前記第2の順次スポットは、前記基板内の第2の標的面積の上にあり、前記第2の速度は、前記第1の速度より速い、ことと、
前記第1の速度で、前記第2の順次スポットを横断して前記シャッタを移動させ、イオンが前記貫通孔を通して前記第2の標的面積の上に通過することを可能にすることと
を含む、項目11に記載の方法。
(項目13)
前記シャッタを移動させることは、
前記基板内の第1の標的面積の上の第1のスポットに前記シャッタを移動させることと、
前記第1のスポットにおいてある期間にわたって前記シャッタを停止させ、ある量のイオンが前記貫通孔を通して前記第1の標的面積の上に通過することを可能にすることと、
次いで、前記基板内の第2の標的面積の上の第2の順次スポットに前記シャッタを移動させることと
を含む、項目11に記載の方法。
(項目14)
異なる密度のイオンを前記基板の対応する面積の中に注入することは、
イオン源と前記基板との間にシャッタを設置することであって、前記シャッタは、異なるイオン透過率を伴う複数の部分を備える、こと
を含む、項目1に記載の方法。
(項目15)
前記複数の部分は、前記異なるイオン透過率に対応する異なる厚さを伴う複数の膜を備える、項目14に記載の方法。
(項目16)
異なる密度のイオンを前記基板の対応する面積の中に注入することは、
集束イオンビームを使用して、前記異なる密度のイオンを前記基板の対応する面積の中に局所的に注入すること
を含む、項目1に記載の方法。
(項目17)
前記レジスト層は、フォトレジストを備え、前記基板上に前記レジスト層をパターン化することは、
前記面積を含む前記基板上にフォトレジスト層を堆積させることと、
フォトリソグラフィを使用して、パターン化された光を用いて前記フォトレジスト層を暴露することと、
前記堆積されたフォトレジスト層の前記暴露されたフォトレジスト層および暴露されていないフォトレジストのうちの一方をエッチングし、前記基板上に前記パターン化されたレジスト層を現像させることと
を含む、項目1に記載の方法。
(項目18)
前記基板をエッチングすることは、反応性イオンエッチングを使用することを含む、項目1に記載の方法。
(項目19)
イオン注入を伴わない面積は、第1のエッチング感度を有し、イオン注入を伴う面積は、第2のエッチング感度を有し、前記第1のエッチング感度と前記第2のエッチング感度との間の比率は、2を上回る、項目1に記載の方法。
(項目20)
前記基板は、シリコン基板であり、前記イオンは、ガリウムイオンを含む、項目1に記載の方法。
(項目21)
前記不均一構造は、5,000nm以下の方位分解能を有する、項目1に記載の方法。
(項目22)
前記不均一構造は、少なくとも1mmの全体的サイズを有する、項目1に記載の方法。
(項目23)
異なる密度のイオンを前記基板の対応する面積の中に注入することは、
第1の方向に沿って、第1の異なる密度のイオンを前記基板の第1の面積の中に注入することと、
第2の方向に沿って、第2の異なる密度のイオンを前記基板の第2の面積の中に注入することであって、前記第2の面積は、前記基板内の前記第1の面積に隣接する、ことと
を含む、項目1に記載の方法。
(項目24)
前記基板から前記レジスト層を除去し、
前記第1の面積内の第1の格子であって、前記第1の格子は、前記第1の方向に沿って増加する回折効率を有する、第1の格子と、
前記第2の面積内の第2の格子であって、前記第2の格子は、前記第2の方向に沿って増加する回折効率を有する、第2の格子と
を伴って、前記基板を残すことをさらに含む、項目23に記載の方法。
(項目25)
異なる密度のイオンを前記基板の対応する面積の中に注入することは、
前記第1の方向と異なる第3の方向に沿って、第3の異なる密度のイオンを前記第1の面積の中に注入することであって、前記第1の方向と前記第3の方向との間の角度は、0度より大きく、かつ180度未満であり、前記イオンの第3の異なる密度は、前記イオンの第1の異なる密度より小さい、こと
を含む、項目23に記載の方法。
(項目26)
異なる密度のイオンを前記基板の対応する面積の中に注入することは、
前記第2の方向と異なる第4の方向に沿って、第4の異なる密度のイオンを前記第2の面積の中に注入することであって、前記第2の方向と前記第4の方向との間の角度は、0度より大きく、かつ180度未満であり、前記イオンの第4の異なる密度は、前記イオンの第2の異なる密度より小さい、こと
を含む、項目23に記載の方法。
(項目27)
デバイスであって、
基板上に1つ以上の層を有する回折光学要素(DOE)であって、各層は、直交瞳拡大(OPE)回折要素と、射出瞳拡大(EPE)回折要素とを含む、回折光学要素(DOE)
を備え、
前記OPE回折要素は、前記基板内で伝搬する入力光ビームの一部を前記基板内の前記EPE回折要素の中に偏向させるように構成される第1の不均一格子を備え、
前記EPE回折要素は、前記OPE回折要素からの前記偏向された光ビームの一部を前記基板から外に偏向させるように構成される第2の不均一格子を備える、デバイス。
(項目28)
前記第1の不均一格子は、第1の方向に沿って変動する第1の特性を有し、前記第2の不均一格子は、前記第1の方向に対する第2の方向に沿って変動する第2の特性を有し、
前記第1の不均一格子は、前記第1の方向に沿って増加する回折効率を有し、前記第2の不均一格子は、前記第2の方向に沿って増加する回折効率を有する、項目27に記載のデバイス。
(項目29)
前記第1の方向と前記第2の方向との間の角度は、45度~90度である、項目28に記載のデバイス。
(項目30)
前記第1の不均一格子は、前記第1の方向と異なる第3の方向に沿って変動する第3の特性を有し、前記第1の方向と前記第3の方向との間の角度は、0度より大きく、かつ180度未満である、項目28に記載のデバイス。
(項目31)
前記第2の不均一格子は、前記第2の方向と異なる第4の方向に沿って変動する第4の特性を有し、前記第2の方向と前記第4の方向との間の角度は、0度より大きく、かつ180度未満である、項目28に記載のデバイス。
(項目32)
前記基板内に統合され、前記基板の外側から前記入力光ビームを受光し、前記基板内のDOEに前記入力光ビームを伝送するように構成される、内部結合素子(ICO)をさらに備える、項目27に記載のデバイス。
(例示的実験結果)
(例示的システム)
Claims (17)
- 基板上に1つ以上の層を有する回折光学要素(DOE)を備えるデバイスであって、各層は、直交瞳拡大(OPE)回折要素と射出瞳拡大(EPE)回折要素とを含み、
前記OPE回折要素は、第1の不均一格子を備え、前記第1の不均一格子は、前記基板内で伝搬する入力光ビームの一部を前記基板内の前記EPE回折要素の中に偏向させるように構成されており、
前記EPE回折要素は、第2の不均一格子を備え、前記第2の不均一格子は、前記OPE回折要素からの偏向された光ビームの一部を前記基板から外に偏向させるように構成されている、デバイス。 - 前記第1の不均一格子は、第1の方向に沿って変動する第1の特性を有し、前記第2の不均一格子は、第2の方向に沿って前記第1の方向まで変動する第2の特性を有し、
前記第1の不均一格子は、前記第1の方向に沿って増加する回折効率を有し、前記第2の不均一格子は、前記第2の方向に沿って増加する回折効率を有する、請求項1に記載のデバイス。 - 前記第1の方向と前記第2の方向との間の角度は、45度~90度である、請求項2に記載のデバイス。
- 前記第1の不均一格子は、前記第1の方向とは異なる第3の方向に沿って変動する第3の特性を有し、前記第1の方向と前記第3の方向との間の角度は、0度より大きく、かつ、180度未満である、請求項2に記載のデバイス。
- 前記第2の不均一格子は、前記第2の方向とは異なる第4の方向に沿って変動する第4の特性を有し、前記第2の方向と前記第4の方向との間の角度は、0度より大きく、かつ、180度未満である、請求項2に記載のデバイス。
- 前記デバイスは、前記基板内に統合されている内部結合素子(ICO)をさらに備え、前記内部結合素子(ICO)は、前記基板の外側から前記入力光ビームを受け取ることと、前記入力光ビームを前記基板内の前記DOEに伝送することとを行うように構成されている、請求項1に記載のデバイス。
- 前記第1の不均一格子は、前記第1の方向に沿って第1の線形に変動する深度を有し、前記第2の不均一格子は、前記第2の方向に沿って第2の線形に変動する深度を有する、請求項2に記載のデバイス。
- 前記第1の不均一格子または前記第2の不均一格子のうちの少なくとも1つは、不均一深度を伴うバイナリ格子を備える、請求項1に記載のデバイス。
- 前記第1の不均一格子または前記第2の不均一格子のうちの少なくとも1つは、不均一深度を伴うブレーズド格子を備える、請求項1に記載のデバイス。
- 前記第1の不均一格子または前記第2の不均一格子のうちの少なくとも1つは、線形の回折構造、円形の回折構造、または、半径方向に対称的な回折構造のうちの少なくとも1つを備える、請求項1に記載のデバイス。
- 前記第1の不均一格子または前記第2の不均一格子のうちの少なくとも1つは、5000nm以下の方位分解能を有する、請求項1に記載のデバイス。
- 前記第1の不均一格子または前記第2の不均一格子のうちの少なくとも1つは、少なくとも1mmのサイズを有する、請求項1に記載のデバイス。
- 前記OPE回折要素および前記EPE回折要素は、前記層上の同一平面に、または、前記層上に並んで配列されている、請求項1に記載のデバイス。
- 前記DOEは、前記第1の不均一格子または前記第2の不均一格子のうちの少なくとも1つに沿って少なくとも1つのディザリング特徴を備える、請求項1に記載のデバイス。
- 前記DOEは、前記入力光ビームを実質的に均一な回折効率で前記DOEの領域を横断して外に偏向させるように構成されている、請求項1に記載のデバイス。
- デバイスであって、前記デバイスは、
基板と、
前記基板内に形成されている不均一格子と
を備え、
前記不均一格子は、第1の方向に沿って変動する第1の特性を有し、前記不均一格子は、前記第1の方向に沿って増加する回折効率を有し、
前記不均一格子は、前記第1の方向とは異なる第2の方向に沿って変動する第2の特性を有し、
前記第1の方向と前記第2の方向との間の角度は、0度より大きく、かつ、180度未満である、デバイス。 - 前記不均一格子は、前記第1の方向に沿って線形に変動する深度を有する、請求項16に記載のデバイス。
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