JP2022505379A - 深さ変調された傾斜格子を有する光学部品及び形成方法 - Google Patents

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Abstract

Figure 2022505379000001
光学格子部品を形成する方法である。本方法は、下層と、下層上に配置されたハードマスク層とを含む基板を提供することを含み得る。本方法は、格子フィールドを画定するために、ハードマスク層をパターニングすることと、基板の平面に平行な第１の方向に沿って下層の可変高さを画定するために、格子フィールド内において下層をエッチングすることとを含み得る。本方法は、傾斜イオンエッチングを使用して格子フィールド内に光学格子を形成することを含み得、光学格子は、基板の平面に対する垂線に対して非ゼロの傾斜角で配置された複数の傾斜構造を含み、複数の傾斜構造により、下層の可変高さに基づく第１の方向に沿った可変深さが画定される。
【選択図】図３Ｉ

Description

［０００１］本開示は、光学素子、より具体的には、光学レンズに可変格子を形成するためのアプローチに関する。
［０００２］光学レンズは、様々な利点のために光を操作するために長く使用されてきた。最近では、マイクロ回折格子がホログラフィック及び拡張／仮想現実（ＡＲ＆ＶＲ）デバイスで利用されている。
［０００３］特定のＡＲ＆ＶＲデバイスの１つは、ヘッドセット等のウェアラブルディスプレイシステムであり、このヘッドセットは、人間の目から短い距離内に画像を表示するように配置されている。上記ウェアラブルヘッドセットは、ヘッドマウントディスプレイと呼ばれることもあり、ユーザの目から数センチ以内に画像を表示するフレームが備わっている。画像は、マイクロディスプレイ等のディスプレイ上のコンピュータ生成画像であり得る。光学部品は、所望の画像の光を搬送するように配置され、そこで光がユーザの目に対してディスプレイ上に生成され、画像がユーザに見えるようになる。画像が生成されるディスプレイは、画像自体がコリメートされた光ビームを生成する光エンジンの一部を形成していてよく、そのビームが光学部品によって導かれて、ユーザに見える画像が提供され得る。
［０００４］ディスプレイから人間の目に画像を伝えるために、様々な種類の光学部品が使用されてきた。拡張現実レンズで適切に機能するために、光学格子の高さ（厚さ）は、レンズに亘って、光の伝播距離の関数として変化するように設計されている。既知のデバイスでは、２つ又は３つの異なる領域等の複数の異なる領域がレンズの表面に形成され、ある領域の格子高さは他の領域の格子高さとは異なる。これらの異なる領域を提供するために、異なるエッチングを使用して異なる領域の格子をエッチングするため、格子の高さは異なる領域間で異なる可能性がある。所定の領域内では、格子の高さは均一であるが、格子の高さは、ある領域と隣接する領域との間の境界で急激に変化する。処理の複雑さが増すのに加え、結果として得られる拡張現実レンズは、レンズの様々な領域にわたってブロック性を提供する。この場合、格子の高さは、ある領域と隣接する領域との間で不連続に増加する。このブロック性により、画像の鮮明度と解像度が低下し得る。
［０００５］したがって、少なくとも上記の考慮事項に関して、本開示が提供される。
［０００６］一実施形態では、光学格子部品を形成する方法が提供される。本方法は、下層と、下層上に配置されたハードマスク層とを含む基板を提供することを含み得る。本方法は、格子フィールドを画定するために、ハードマスク層をパターニングすることと、基板の平面に平行な第１の方向に沿って下層の可変高さを画定するために、格子フィールド内において下層をエッチングすることとを含み得る。本方法は、傾斜イオンエッチングを使用して格子フィールド内に光学格子を形成することを含み得、光学格子は、基板の平面に対する垂線に対して非ゼロの傾斜角で配置された複数の傾斜構造を含み、複数の傾斜構造により、下層の可変高さに基づく第１の方向に沿った可変深さが画定される。
［０００７］別の実施形態では、光学格子部品が提供される。光学格子部品は、基板ベースと、基板ベース上に配置された格子層とを含み得る。格子層は、格子フィールドを含み得、格子フィールドは、傾斜構造のアレイを含む。複数の傾斜構造は、１マイクロメートル未満のピッチを有し、基板ベースの平面に対する垂線に対して非ゼロの傾斜角で配置されており、第１の方向に沿って可変深さを有し、基板ベースの平面に平行な格子表面を画定する。
［０００８］別の実施形態では、光学格子部品を形成する方法は、窒化ケイ素下層と、窒化ケイ素下層上に配置されたハードマスク層とを含む基板を提供することを含み得る。本方法は、格子フィールドを画定するために、ハードマスク層をパターニングすることと、基板の平面に平行な第１の方向に沿って下層の可変高さを画定するために、格子フィールド内において窒化ケイ素下層をエッチングすることとを含み得る。本方法は、傾斜イオンエッチングを使用して格子フィールド内に光学格子を形成することを含み得る。光学格子は、基板の平面に対する垂線に対して非ゼロの傾斜角で配置された複数の傾斜構造を含み得、複数の傾斜構造により、下層の可変高さに基づく第１の方向に沿った可変深さが画定される。
［０００９］添付の図面は、以下のように、その原理の実際の適用を含む、本開示の例示的なアプローチを示すものである。
本開示の実施形態に係る、光学格子部品を示す側面断面図である。 図１Ａの光学格子部品を示す平面図である。 本開示の実施形態に係る、光学格子部品の側面断面図の形状の詳細を示す図である。 本開示の実施形態に係る、概略形式で描かれた処理装置を示す図である。 本開示の実施形態に係る、平面図における抽出プレート部品及び基板を示す図である。 本開示の幾つかの実施形態に係る、光学格子部品の製造における様々な段階を示す図である。 本開示の幾つかの実施形態に係る、光学格子部品の製造における様々な段階を示す図である。 本開示の幾つかの実施形態に係る、別の光学格子部品の製造における様々な段階を示す図である。 本開示の幾つかの実施形態に係る、別の光学格子部品の製造における様々な段階を示す図である。 本開示の幾つかの実施形態に係る、別の光学格子部品の製造における様々な段階を示す図である。 本開示の更なる実施形態に係る、別の光学格子部品の製造における様々な段階を示す図である。 本開示の別の実施形態に係る、また別の光学格子部品の製造における様々な段階を示す図である。 本開示の更なる実施形態に係る、更なる光学格子部品の製造における様々な段階を示す図である。 本開示の更なる実施形態に係る、また別の光学格子部品の製造における様々な段階を示す図である。 本開示の実施形態に係るプロセスフローを示す図である。
［００２３］図面は必ずしも縮尺どおりではない。図面は単なる表現であり、本開示の特定のパラメータを描写することを意図するものではない。図面は、本開示の例示的な実施形態を描写することを意図しており、したがって、範囲を限定するとは見なされない。図面では、同様の番号付けは同様の要素を表す。
［００２４］本実施形態を、幾つかの実施形態を示す添付の図面を参照しながら、以下により完全に説明する。本開示の主題は、多くの異なる形態で具体化することができ、本明細書に記載の実施形態に限定されると解釈されるべきではない。これらの実施形態は、本開示が徹底的かつ完全であり、当業者に主題の範囲を完全に伝えるように提供される。図面において、同様の番号は全体を通して同様の要素を指す。
［００２５］本明細書で使用する、単数形で列挙され、「ａ」又は「ａｎ」という単語に続く要素又は動作は、特に明記しない限り、複数の要素又は動作を含む可能性があると理解される。更に、本開示の「一実施形態」又は「幾つかの実施形態」への言及は、列挙された特徴も組み込んだ追加の実施形態の存在を含むと解釈され得る。
［００２６］本明細書の実施形態は、光学部品を形成するための新規の光学部品及びシステム及び方法を提供するものである。様々な実施形態が光学格子部品に関連し、「光学格子部品」という用語は、光学格子を含むデバイス又は部品を指しており、これには、ＡＲ＆ＶＲヘッドセット、ＡＲ＆ＶＲ用の接眼レンズ、又は眼鏡等の接眼レンズ用の光学格子を形成するためのマスタが含まれる。
［００２７］図１Ａは、本開示の実施形態に係る、光学格子部品１００を示す側面断面図である。図１Ｂは、光学格子部品１００を示す平面図である。光学格子部品１００は、本開示の様々な実施形態に従って、眼鏡上に配置され得る、又は眼鏡に一体的に形成される光学格子として使用され得る。光学格子部品１００は、基板１０２と、基板１０２上に配置された光学格子１０６とを含む。幾つかの実施形態では、基板１０２は、既知のガラス等の光学的に透明な材料である。実施形態は、この文脈に限定されない。光学格子１０６は、以下に更に説明するように、格子層１０７に配置され得る。図１Ａ及び図１Ｂの実施形態では、光学格子部品１００は、基板１０２と格子層１０７との間に配置されたエッチング停止層１０４を更に含む。本開示の幾つかの実施形態によれば、格子層１０７は、酸化ケイ素、窒化ケイ素、ガラス、又は他の材料等の光学的に透明な材料であり得る。
［００２８］本開示の幾つかの実施形態によれば、光学格子１０６は、１００ｎｍから１０００ｎｍの範囲の格子高さＨを含み得る。したがって、上記光学格子１０６は、ＡＲ＆ＶＲ装置の接眼レンズでの使用に適切であり得る。実施形態は、この文脈に限定されない。幾つかの実施形態によれば、エッチング停止層１０４は、光学的に透明な材料であり得、１０ｎｍから１００ｎｍの厚さを有し得る。実施形態は、この文脈に限定されない。エッチング停止層１０４に適した材料の例には、ＳｉＮ、ＳｉＯ２、ＴｉＮ、ＳｉＣ、ＴｉＣＮ、及び他の材料が含まれる。光学格子１０６が眼鏡の接眼レンズに適用される又は組み込まれる実施形態では、特に適切な材料は、屈折率が他の層と一致して反射を低減する又は最小化する材料を含む、光学的に透明な材料である。光学格子部品１００が接眼レンズ用の光学格子を製造するためのマスタを形成する実施形態では、エッチング停止層１０４は、光学的に透明である必要はない。更に、幾つかの実施形態では、エッチング停止層１０４を省略してもよい。
［００２９］図１Ａに更に示すように、光学格子１０６は、基板の平面に対する垂線２２６に対して非ゼロの傾斜角（θ）で配置された、傾斜構造１１０として示す複数の傾斜構造を含み得、傾斜構造１１０は、第１の方向に沿って可変高さを画定するように配置されている。図１Ａの例では、傾斜構造１１０は、トレンチ１１４によって分離され、図示したデカルト座標系のＹ軸に平行な方向に沿って可変高さを画定し、第１の方向（Ｙ軸）は、基板１０２の平面、この場合はＸＹ平面に平行である。光学格子１０６の特徴は、第１の方向に沿って、すなわち「Ｙ方向」に沿って格子高さＨが滑らかに変化することである。様々な実施形態において、格子高さＨの変化又は格子深さｄの変化は、図１Ａの左から右へ幅方向（Ｙ方向）にわたって１０％、２０％、又は３０％、５０％、又は７０％、９０％又は１００％の規模であり得る。特に、Ｙ方向に沿った光学格子１０６の幅は、数ミリメートルから数センチメートルの規模であり得るが、格子高さＨは、１マイクロメートル以下の規模であり得る。したがって、格子高さＨの変動は、数百ナノメートル以下の規模の範囲であり得る。実施形態は、この文脈に限定されない。
［００３０］格子高さＨの滑らかな変化の１つの効果は、接眼レンズの表面全体における光源からの光の誘導を改善することによって拡張現実眼鏡の性能を改善することであり、格子高さＨの滑らかな変化により、光のより良い分布、そしてより優れた拡張現実画像が生成される。
［００３１］平面図において光学格子１０６の２次元表現を示す図１Ｂを再び参照する。この図では、光学格子１０６は、数平方センチメートルの規模の領域を有し得る。図示したように、傾斜構造１１０は、Ｙ方向に垂直等の、第２の方向（Ｘ方向）に沿って延在し得る。幾つかの実施形態によれば、格子高さＨは、Ｘ方向に沿って均一であり得、これは、格子高さＨが、所定の傾斜構造１１０に対して、Ｘ方向に沿って一定でありながら、Ｙ方向に沿って滑らかに変化し得ることを意味する。この点において、光学格子１０６の傾斜構造１１０のピッチは、可視光の波長の規模であり得る。これは、光学格子１０６が数万の傾斜構造１１０を含み得ることを意味する。したがって、単一の傾斜構造、つまり傾斜構造１１０内のＹ方向に沿った高さの変化は無視できる可能性がある。
［００３２］図１Ｃは、本開示の実施形態に係る、光学格子部品１００の側面断面図の形状の詳細を示す図である。様々な実施形態では、傾斜構造１１０は、幾つかの領域において１００ｎｍから５００ｎｍの最大高さ又は最大深さを有し得る。実施形態は、この文脈に限定されない。最大深さの一例は２５０ｎｍである。傾斜構造は、Ｙ軸に沿って１００ｎｍから５００ｎｍの規模の幅を有し得、ピッチｐは２００ｎｍから７５０ｎｍの規模である。実施形態は、この文脈に限定されない。図１Ｃに示すように、傾斜構造１１０の深さＤは、例えば、２５ｍｍの距離にわたって、光学格子１０６全体で徐々に変化し得る（図１Ｃに示す寸法は、図示の目的における単なる例示である）。図１Ｃの図に、数ミリメートル以上離れて互いに分離された、光学格子１０６の４つの異なるセグメントを示す。したがって、何千もの個々の傾斜構造が、図１Ｃに示す異なるセグメント間に配置され得る。深さＤは、一例では、光学格子１０６全体で２５０ｎｍから８０ｎｍに減少し得る。直線的減少の例では、ピッチｐを３２５ｎｍ、Ｙ軸に沿った光学格子１０６の幅を２５ｍｍと仮定している。隣接する構造間の深さの全体的な変化（格子の端部の高さがゼロであると仮定）は、０．００３２５ｎｍ又は３．３ピコメートルであり、本質的に測定可能な変化はない。したがって、格子に沿った高さの変化によって形成される角度νは、０．０１度未満であり得る。これは、局所的には、傾斜構造の幅にわたって、又は隣接する傾斜構造間で、光学格子１０６が事実上平坦であることを意味する。
［００３３］ここで、概略形態で描かれた処理装置２００を示す図２Ａを参照する。処理装置２００は、例えば、本実施形態の光学格子を生成するために、基板の一部をエッチングする、又は基板上に堆積させるための処理装置を表す。処理装置２００は、当技術分野で周知の任意の便利な方法によってプラズマ２０４を生成するためのプラズマチャンバ２０２を有するプラズマベースの処理システムであり得る。図示したように、不均一なエッチング又は不均一な堆積を実施して、格子層１０７を反応的にエッチング又は堆積させ得る抽出開孔２０８を有する抽出プレート２０６が設けられ得る。例えば、前述の光学格子構造を含む基板１０２がプロセスチャンバ２２４に配置される。基板１０２の基板平面は、図示したデカルト座標系のＸ－Ｙ平面によって表され、基板１０２の平面に対する垂線は、Ｚ軸（Ｚ方向）に沿っている。
［００３４］図２Ａに更に示すように、イオンビーム２１０は、既知のシステムのように、プラズマチャンバ２０２と基板１０２、又は基板プラテン２１４との間にバイアス電源２２０を使用して電圧差が印加されるときに抽出され得る。バイアス電源２２０は、例えば、プロセスチャンバ２２４及び基板１０２が同じ電位に保持されている場合、プロセスチャンバ２２４に連結され得る。
［００３５］様々な実施形態によれば、イオンビーム２１０は、垂線２２６に沿って抽出され得る、又は垂線２２６に対してθとして示す非ゼロの入射角で抽出され得る。
［００３６］イオンビーム２１０内のイオンの軌道は、互いに平行であり得る、又は互いに１０度以下等の狭い角度範囲内にあり得る。したがって、θの値は、個々の軌道が平均値から数度まで変化する入射角の平均値を表し得る。様々な実施形態では、イオンビーム２１０は、既知のシステムにおけるように、連続ビーム又はパルスイオンビームとして抽出され得る。例えば、バイアス電源２２０は、プラズマチャンバ２０２とプロセスチャンバ２２４との間の電圧差をパルスＤＣ電圧として供給するように構成され得、パルス電圧の電圧、パルス周波数、及びデューティサイクルは、互いから独立して調整され得る。
［００３７］様々な実施形態では、化学反応性ガス等のガスは、供給源２２２によってプラズマチャンバ２０２に供給され得る。プラズマ２０４は、プラズマチャンバ２０２に提供される種の正確な組成に応じて、様々なエッチング種又は堆積種を生成し得る。
［００３８］様々な実施形態において、イオンビーム２１０は、図２Ｂに示すデカルト座標系のＸ方向に沿って延在する長軸を有するリボンイオンビームとして提供され得る。基板１０２を含む基板プラテン２１４を、抽出開孔２０８に対して、したがってイオンビーム２１０に対して走査方向２３０に沿って走査することによって、イオンビーム２１０は、基板１０２をエッチングし得る、又は基板１０２上に堆積させ得る。イオンビーム２１０は、不活性ガス、反応性ガスを含む任意の便利なガス混合物から構成され得、幾つかの実施形態では、他のガス種と組み合わせて提供され得る。特定の実施形態では、イオンビーム２１０及び他の反応種は、格子層１０７等の層の指向性反応性イオンエッチングを実施するために、エッチングレシピとして基板１０２に提供され得る。そのようなエッチングレシピは、当技術分野で周知のように、酸化物又は他の材料等の材料をエッチングするための既知の反応性イオンエッチング化学を使用することができる。他の実施形態では、基板１０２がイオンビーム２１０に対して走査されるときに、物理的スパッタリングによって基板１０２、又はより具体的には格子層１０７をエッチングするためにイオンビーム２１０が提供される場合、イオンビーム２１０は不活性種から形成され得る。
［００３９］図２Ｂのこの例では、イオンビーム２１０は、Ｘ方向に沿ったビーム幅に延在するリボンイオンビームとして提供され、ビーム幅は、Ｘ方向に沿った最も広い部分でさえ、基板１０２の全幅を露光するのに十分である。例示的なビーム幅は、１０ｃｍ、２０ｃｍ、３０ｃｍ、又はそれ以上の範囲であり得るが、Ｙ方向に沿った例示的なビーム長は、２ｍｍ、３ｍｍ、５ｍｍ、１０ｍｍ、又は２０ｍｍの範囲であり得る。実施形態は、この文脈に限定されない。
［００４０］特に、走査方向２３０は、Ｙ方向に沿った２つの対向する（１８０度）方向での基板１０２の走査、又は単に左への走査又は右への走査を表し得る。図２Ｂに示すように、イオンビーム２１０の長軸は、走査方向２３０に垂直に、Ｘ方向に沿って延在する。したがって、基板１０２の走査が、図２Ｂに示すように、基板１０２の左側から右側への適切な長さまで走査方向２３０に沿って行われるとき、基板１０２の全体がイオンビーム３１０に露光され得る。
［００４１］様々な実施形態では、以下に詳述するように、処理装置２００を使用して、図１Ａに関して上に示したように、可変格子高さを有する不均一格子層が形成され得る。この可変格子高さは、選択的領域処理（ＳＡＰ）レシピを使用して、イオンビーム２１０に対して基板１０２を走査することによって達成され得る。簡単に言えば、ＳＡＰ走査レシピは、基板１０２の走査中に、プロセスパラメータのセットの少なくとも１つのプロセスパラメータを変更することを伴い得る。選択的領域処理の考えられる効果には、基板１０２上の異なる位置の関数として、イオンビーム２１０によって引き起こされるエッチング速度、堆積速度、注入量、又はアモルファス化の程度の変化が含まれる。特に、「選択的領域処理」又は「ＳＡＰ」は、イオンビームに対して基板を走査して、基板の走査速度又はパルスイオンビームのデューティサイクル等の少なくとも一つのパラメータが基板の走査中に変化する、基板の異なる部分を連続的にイオンビームに露光する動作を指し得る。
［００４２］上記プロセスパラメータは、基板１０２の走査速度、イオンビーム２１０のイオンエネルギー、パルスイオンビームとして提供される場合のイオンビーム２１０のデューティサイクル、及び基板１０２の回転位置を含み得る。実施形態は、この文脈に限定されない。イオンビーム２１０によって引き起こされる堆積速度又はエッチング速度が基板１０２の走査中に変化するため、格子層１０７の厚さ又は高さが走査方向（Ｙ軸）に沿って変化し、図１Ａに示す結果としての構造が（さらなるプロセス工程後、以下詳細）に生成される。
［００４３］以下の図に、光学格子部品を形成するための様々な実施形態を示す。これらの実施形態の共通の特徴は、光学格子を画定するために、ハードマスク層及び下層に適用されるパターニング及び不均一なエッチングの使用である。特に、格子フィールドが、光学格子が形成される基板に画定され、下層が、基板平面に平行な所定の方向に沿って下層内の可変高さを画定する方法でエッチングされる。光学格子は、傾斜反応性イオンエッチング（又は傾斜ＲＩＥ（ＡＲＩＥ））を使用して複数の傾斜構造を画定することによって形成される。以下に詳述するように、傾斜構造は、次に、下層の可変高さを模倣する可変深さを画定する。以下の図に示すように、幾つかの例では、光学格子の傾斜構造が下層内に直接形成され、他の例では、傾斜構造が下層の上に形成された平坦化層に形成される。
［００４４］ここで、本開示の実施形態に係る、製造中の異なる場合における光学格子部品を示す側面断面図である図３Ａ～図３Ｊを参照する。図３Ｉは、１つの変形例である光学格子部品３００Ａを示し、図３Ｊは、別の変形例である光学格子部品３００Ｂを示す。幾つかの実施形態によれば、光学格子部品は、ＡＲ＆ＶＲハードウェアのレンズに適用される光学格子を形成するためのマスタとして使用され得る。他の実施形態では、光学格子部品は、レンズに直接適用され得る。したがって、基板ベース及び光学格子層に使用される正確な材料は、当業者によって容易に理解されるように、光学格子部品の用途に応じて変化し得る。
［００４５］図３Ａでは、基板ベース３０２、基板ベース３０２上に配置された下層３０４、及び下層３０４上に配置されたハードマスク層３０６を含む基板が提供される。様々な非限定的な実施形態において、下層３０４は、Ｓｉ３Ｎ４等の窒化ケイ素であり得、ハードマスク層３０６は、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）である。特に、ハードマスク層３０６の材料は、下層３０４の材料とは異なり得、ハードマスク層３０６のパターニング中のエッチング停止としての下層３０４の使用を容易にする。
［００４６］下層３０４の例示的な厚さは、形成される光学格子の高さに応じて、１００ｎｍから１０００ｎｍの範囲である。ハードマスク層３０６の例示的な厚さは、ハードマスク層３０６の少なくとも一部が下層３０４のエッチング後に保存されるべきであるとすれば、任意の適切な厚さであり得る。したがって、下層３０４がハードマスク層３０６よりも速く下層３０４をエッチングするための選択的エッチングを受けることができる限り、ハードマスク層３０６の厚さは、幾つかの実施形態では、下層３０４の厚さ以下であり得る。
［００４７］格子フィールド３１０を画定するためにハードマスク層３０６をパターニングした後の後続の例を示す図３Ｂを参照する。したがって、下層３０４は、格子フィールド３１０に露出している。パターニングは、コンタクトプリンティング、フォトリソグラフィ、又は他の方法を含む既知の方法によって達成され得る。例えば、フォトレジスト層が適用され、続いて、格子フィールド３１０を画定するためのコンタクトリソグラフィプロセス、ハードマスク層３０６をエッチングするためのエッチング工程、及びフォトレジストを除去するためのストリップ工程が続き得る。
［００４８］格子フィールド３１０は、図示したデカルト座標系のＸ－Ｙ平面内の光学格子のために設計された形状を有し得る。例えば、格子フィールド３１０は、長方形の形状、台形の形状、又はＡＲ及びＶＲハードウェアの光学格子に使用される既知の形状等の他の形状を有し得る。したがって、Ｘ軸又はＹ軸に沿った格子フィールド３１０の寸法は、ミリメートル又はセンチメートルの規模であり得る。
［００４９］図３Ｃに、下層３０４がエッチングイオン３０８を使用する選択的領域処理を受ける後続の例を示す。エッチングイオン３０８は、ハードマスク層３０６に対して下層３０４を選択的にエッチングするのに適切な、既知の反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）レシピの一部として提供され得る。
［００５０］エッチングイオン３０８は、上記のようにリボンビームとして提供され得、リボンビームはＸ軸に沿って伸長され、基板ベース３０２は、走査方向２３０と同等にＹ軸に沿って走査される。本実施形態によれば、エッチングイオン３０８によって引き起こされる下層３０４のエッチングの程度は、前述のパラメータの任意の組み合わせを変えることによって、走査方向２３０に沿って変化させることができる。例えば、基板プラテン２１４の走査速度は、基板ベース１０２がエッチングイオン３０８を含むイオンビームの下で走査されるとき変化させることができる。Ｙ軸に沿ったイオンビームの幅が１ｍｍから３ｍｍである幾つかの実施形態では、例えば、Ｙ軸に沿った光学格子１０６の幅は２ｃｍであり得る。したがって、光学格子１０６の２ｃｍ幅に亘って走査する間に狭い（幅１ｍｍ）イオンビームの走査速度を調整することによって、不均一なエッチングプロファイルを格子層１０７に導入することができる。
［００５１］別の実施形態では、エッチングイオン３０８は、パルスイオンビームで提供され得、基板ベース１０２がＹ軸に沿って走査される間、パルスイオンビームのデューティサイクルが変化する。特に、既知のパルス電源は、ｋＨｚ範囲の周波数でイオンビームをパルスにし得る、つまり、デューティサイクルはミリ秒以下の期間で調整され得る。このため、毎秒ミリメートルの規模の基板１０２の走査速度の場合、デューティサイクルは、例えば、２ｃｍの光学格子に亘って走査する間に何千回も調整され得る。したがって、エッチングイオン３０８の実効エッチング速度は、Ｙ軸に沿って細かく調整され得る。
［００５２］本開示の幾つかの実施形態によれば、所定の光学格子の設計又は理論上の格子高さプロファイルを計算して、光学格子の性能を最適化することができる。次に、この格子高さプロファイルを使用して、処理装置２００のＳＡＰレシピをプログラムし、エッチングイオン３０８を使用して下層３０４にプロファイルを生成することができる。明確にするために、図３Ｃに、下層３０４がエッチングされて、左から右に直線的に減少する厚さが生成される例を示す。エッチングイオン３０８は、下層３０４全体を最も深い部分に向かってエッチングし得る、又は、そうでない場合もある。したがって、エッチングの相対強度が基板ベース３０２が走査されるにつれて直線的に増加するため、図の右側の領域でより多くのエッチングが行われる。その結果、下層３０４の上面３１２は、右下向きに傾斜している。特に、図３Ｃの図面は原寸に比例していない。したがって、図１Ｃに関して説明したように、上面３１２は、０．０１度未満、場合によっては０．００１度未満のＸ－Ｙ平面に対する角度を画定し得る。
［００５３］図３Ｄに、エッチング停止層３１４が下層３０４に適用される後続の工程を示す。適用は、化学気相堆積（ＣＶＤ）、原子層堆積（ＡＬＤ）、又は他の技法を使用して行われ得る。下層３０４が窒化ケイ素である例では、エッチング停止層３１４は、ＴｉＮ、ＴａＮ、又は酸化ケイ素であり得る。実施形態は、この文脈に限定されない。
［００５４］図３Ｅでは、再充填層３２０がエッチング停止層３１４上に堆積されている。再充填層３２０は、格子フィールド３１０の外側の領域で基板を覆うブランケット堆積で堆積され得る。再充填層３２０は、幾つかの実施形態では窒化ケイ素であり得る。
［００５５］図３Ｅでは、再充填層３２０がエッチング停止層３１４上に堆積されている。再充填層３２０は、格子フィールド３１０の外側の領域で基板を覆うブランケット堆積で堆積され得る。再充填層３２０は、幾つかの実施形態では窒化ケイ素であり得る。
［００５６］図３Ｆでは、再充填層３２０が平坦化されている。このように、再充填層３２０は、ハードマスク層３０６の上の領域から除去され得、Ｘ－Ｙ平面に平行な平面を画定し得る。平坦化は、場合によっては、選択的領域処理を使用して行われ得、この場合、基板ベースが走査されている間、イオンビームが基板に指向させられる。
［００５７］図３Ｇでは、ハードマスク層３２２として示す、別のハードマスク層が堆積されている。次に、ハードマスク層３２２は、格子フィールド３１０においてパターニングされ、格子マスクとして機能する格子構造３２４を画定する。ハードマスク層３２２は、上述したように、既知の技法によってパターニングされ得る。したがって、格子構造３２４は、再充填層３２０に形成される光学格子の構造のサイズ及び形状（Ｘ－Ｙ平面内）を画定し得る。形成される傾斜構造の幅が５００ｎｍ未満である様々な実施形態では、深紫外線リソグラフィを使用して、ハードマスク層３２２に格子構造３２４を画定し得る。
［００５８］図３Ｈでは、傾斜イオンエッチングが実施されて、傾斜イオン３２５が格子構造３２４に指向させられる。傾斜イオン３２５は、ハードマスク層３２２に対して再充填層３２０を選択的にエッチングするために、ＲＩＥエッチングレシピにおいて傾斜イオンビームとして提供され得る。この選択的エッチングにより、再充填層３２０に傾斜構造３２６が形成される。傾斜イオン３２５は、傾斜構造３２６に適切な傾斜角を生成するために、設計された入射角で提供され得る。
［００５９］様々な実施形態によれば、傾斜イオン３２５によって表される指向性傾斜反応性イオンエッチング（位置固有の強度変化を含む）は、他の非イオン種を含み得、再充填層３２０を選択的にエッチングするための既知の反応性イオンエッチング組成に従って選択され得る。例えば、エッチング化学（ＣＨ３Ｆ又はＣＨＦ３等）は、一例では、ＳｉＯ２に対してＳｉ３Ｎ４を選択的にエッチングするように選択され得る。図２Ａ及び図２Ｂに戻ると、傾斜イオン３２５は、リボンイオンビームとして提供され得、リボンイオンビームのイオン軌道は、図示したように、垂線２２６（図３ＨのＺ軸）に対して非ゼロの傾斜角θを画定する。非ゼロの入射角は、抽出開孔２０８に隣接するビームブロッカ（図示せず）の使用、Ｙ軸に沿った抽出開孔幅の調整、ならびにガス圧を含むプラズマ２０４内のプラズマ条件の調整等の既知の技法に従って生成され得、これにより、抽出開孔２０８に近接しているプラズマシース境界２２８の曲率が変化する。特に、エッチング停止層３１４は、下層３０４のエッチングを防止する。例えば、既知のＲＩＥ化学を使用して、再充填層３２０がエッチング停止層３１４よりも１０倍から１００倍速くエッチングされ得る。したがって、エッチング停止層３１４を除去せずに、再充填層３２０が格子フィールド３１０の異なる領域で異なる深さまでエッチングされ得る。幾つかの実施形態では、再充填層３２０のエッチングは均一であり得るが、他の実施形態では、一般に上記のように、基板を走査している間に走査速度またはデューティサイクルが傾斜イオン３２５に対して変化する選択的領域処理工程を適用して、図３Ｈの工程を実施し得る。このように、再充填層３２０のより浅い部分でのエッチングイオンへの曝露を低減させ、エッチング停止層３１４が除去されないようにすることによって、傾斜構造３２６の設計された深さを生成することができる。
［００６０］図３Ｉでは、ハードマスク層が選択的に除去され、光学格子部品３００Ａが残されている。したがって、光学格子部品３００Ａは、数千又は数万の傾斜構造３２６を含み得、傾斜構造３２６は、所定の方向に沿って、この場合はＹ軸に平行な第１の方向に沿って可変深さを画定する。特に、傾斜構造３２６の可変深さＤは、下層３０４の可変高さの直接の結果である。言い換えると、傾斜構造３２６の深さは、下層の高さがＹ軸に沿って減少するにつれて増加する。光学格子部品３００Ａの関連する特徴は、上面３３０であり、上面はＸＹ平面に平行であり、したがって、格子構造３２６は、一般に、格子フィールド３１０の下層３０４に対して断面で鏡像を形成する。
［００６１］図３Ｊに、酸化物コーティング等のコーティングの堆積が実施される任意の工程を示す。この工程の結果、コーティングされた傾斜構造３２８が形成され、光学格子部品３００Ｂが形成される。この工程は、光学格子部品３００Ｂが光学格子を形成するためのマスタとして使用されるナノインプリントリソグラフィを可能にするのに有用であり得る。他の用途では、この工程は、層３２０の材料がポリマー又は他の軟質材料である場合、層３２０の材料を化学的に安定化（密閉）させるのに適している場合がある。
［００６２］ここで、本開示のさらなる実施形態に係る、製造中の異なる場合における光学格子部品を示す側面断面図である図４Ａ～図４Ｊを参照する。図３Ａ～図３Ｊのシーケンスとの比較として、このアプローチは、追加のリソグラフィ工程を伴うが、図３Ｆの追加の平坦化工程は使用しない。
［００６３］図４Ａでは、基板ベース３０２、基板ベース３０２の上に配置された下層３０４、及び下層３０４上に配置されたハードマスク層３０６を含む基板が提供される。この実施形態では、エッチング停止層４０２は、下層３０４と基板ベース３０２との間に配置される。様々な非限定的な実施形態において、エッチング停止層４０２の材料は下層３０４の材料とは異なっており、下層３０４のパターニング中のエッチング停止としてのエッチング停止層４０２の使用が容易になり得る。エッチング停止層４０２は、例えば、ＴｉＮ又はＴａＮであり得、幾つかの実施形態では、化学気相堆積によって堆積され得る。
［００６４］図４Ｂを参照すると、ハードマスク層３０６の堆積後の後続例と、一般に図３Ｂに関して上記で説明したように、格子フィールド３１０を画定するための後続のパターニングが示されている。このように、下層３０４は、格子フィールド３１０に露出している。
［００６５］図４Ｃでは、図３Ｃに関して上記で説明したように、下層３０４がエッチングイオン３０８を使用する選択的領域処理を受ける後続例が示されている。エッチングイオン３０８は、下層３０４全体を最も深い部分に向かってエッチングし得る、又はそうでない場合もある。
［００６６］図４Ｄでは、エッチング停止層４０４として示す別のエッチング停止層が下層３０４に適用される後続の工程が示されている。適用は、化学気相堆積（ＣＶＤ）、原子層堆積（ＡＬＤ）、又は他の技法を使用して行われ得る。下層３０４が窒化ケイ素である例では、エッチング停止層４０４は、ＴｉＮ、ＴａＮ、又は酸化ケイ素であり得る。実施形態は、この文脈に限定されない。以下に詳述するように、図４Ｄの構成を用いることができ、エッチング停止層４０２は下部エッチング停止層として機能し、エッチング停止層４０４は上部エッチング停止層として機能する。
［００６７］図４Ｅでは、光学的近接層４０６がエッチング停止層４０４上に堆積されている。光学的近接層４０６は、ブランケット堆積で堆積され得、格子フィールド３１０の外側の領域上の基板を覆う。幾つかの実施形態では、光学的近接層４０６は窒化ケイ素であり得る。
［００６８］図４Ｆでは、フォトレジスト層４０８が図４Ｅの構造上に堆積されている。図４Ｇでは、後続の工程において、格子パターン４１０が、格子フィールド３１０のフォトレジスト層４０８に形成される。格子パターン４１０は、深紫外線リソグラフィ等の既知のリソグラフィ技法を使用して形成され得る。
［００６９］図４Ｈに示す段階において、後続の一連の工程では、格子パターン４１０が光学的近接層４０６に転写されて格子パターン４１２が形成され、次にエッチング停止層４０４に転写されて、格子構造４１４が形成される。格子構造４１４を形成するための転写工程は、既知の反応性イオンエッチングプロセス等の指向性エッチングを含み得る。
［００７０］図４Ｉに、光学的近接層４０６及びフォトレジスト層４０８のストリッピングが実施された後の後続例を示す。これらの層のストリッピングは、格子構造４１４をエッチングせずに、光学的近接層４０６及びフォトレジスト層４０８を選択的に除去するための既知のプロセスに従って、選択的な方法で実施され得る。したがって、格子構造４１４は、上記の格子構造３２４と同様であり得る。格子構造４１４の顕著な違いは、格子構造４１４が上面３１２に沿って配置され、したがって、格子構造４１４の下に配置された下層３０４の高さが格子フィールド３１０内で変化する表面上に配置されることである。
［００７１］図４Ｊでは、傾斜イオンエッチングが実施され、傾斜イオン３２５が格子構造４１４に指向させられる。傾斜イオン３２５は、図３Ｈの様々な実施形態に関して上記のように提供され得る。この選択的エッチングにより、下層３０４に傾斜構造４１６が形成される。傾斜イオン３２５は、傾斜構造４１６に適切な傾斜角を生成するために、設計された入射角で提供され得る。図示していないが、格子構造４１４は、傾斜構造４１６から形成された光学格子を残して、選択的に除去され得る。
［００７２］比較として、同じ選択的領域処理工程が図３Ｃ及び図４Ｃの工程で使用される場合、傾斜構造４１６は、傾斜構造３２６の鏡像と見なすことができ、Ｘ－Ｙ平面は鏡面として機能する。
［００７３］本開示の追加の実施形態では、図４Ｊの構造と同様の構造が、より短い一連の工程により形成され得る。ここで、図３Ａ～図３Ｄに示す工程に続く異なるシーケンスによる初期工程を示す図５Ａを参照する。この変形例では、エッチング停止層３１４は、格子構造５０２を形成するようにパターニングされ、格子構造５０２は、上面３１２に沿って位置する。格子構造５０２は、下層３０４とは異なる材料であり得るので、格子構造５０２は、上記のように、下層３０４に光学格子を形成するためのマスクとして使用され得る。特に、格子構造５０２を形成するためのパターニングにおいて、ハードマスク層３０６は、格子フィールド３１０の外側の領域から除去され得る。
［００７４］図５Ｂでは、傾斜イオンエッチングが、傾斜イオン３２５を使用して実施され、傾斜構造５０４が形成される。図５Ｃでは、格子構造５０２が選択的に除去され得る。
［００７５］特に、基板ベース３０２は、基板ベース３０２のエッチング速度が下層３０４のエッチング速度よりも遅い、下層３０４とは異なる材料であり、下層３０４のエッチングを防止し得る。したがって、基板ベース３０２は実質的にエッチングされないが、下層３０４は、格子フィールド３１０の異なる領域で異なる深さまでエッチングされ得る。他の実施形態では、選択的領域処理工程を適用して、図５Ｂの工程を実施することができ、走査速度又はデューティサイクルは、一般に上記のように、傾斜イオン３２５に対して基板を走査している間、変化する。このように、下層３０４のより低い部分（図５Ｃの右側）でのエッチングイオンへの曝露を低減させることができ、基板ベース３０２が、下層が高くなっている左側にある領域よりも大きくエッチングされないようにする。得られる光学格子は、格子フィールド３１０の外側に下層３０４が存在しないことを除けば、図４Ｊの工程後に形成される光学格子と同様であり得る。
［００７６］本開示の追加の実施形態では、光学格子に可変深さ又は可変高さが生成される前に、傾斜構造が生成され得る。可変高さが最初に生成されるアプローチと比較して、これらの追加の実施形態では、傾斜構造の底部はより明確に画定され得るが、傾斜構造の上部はそれほど適切な形にならない場合がある。
［００７７］図６Ａを参照すると、図３Ａの構造と類似又は同じ構造が示されている。図６Ｂでは、図６Ａの構造がエッチングされて平面格子構造を形成し、同時に格子フィールド３１０も画定する。格子構造６０２として示す平面格子構造は、例えば、格子構造３２４又は格子構造４１４、又は格子構造５０２と同様のパターンを画定し得る。図６Ｃでは、傾斜イオン３２５が上記の工程により、格子構造６０２に指向させられ、傾斜構造６０４が形成される。特に、この段階での傾斜構造６０４は、格子フィールド３１０全体にわたって均一な深さ又は均一な厚さを画定する。図６Ｄでは、エッチングイオン３０８を使用して、上記のように、不均一なエッチングが実施される。結果として、Ｙ軸に沿って可変高さ又は可変深さを有する光学格子６０６が形成される。
［００７８］図５Ａ～図５Ｄの実施形態の一変形例では、図５Ｃの工程後に、図７Ａに示すように、再充填材料７０２が傾斜構造６０４の間に充填され得る。続いて、図７Ｂに示すように、不均一なエッチング工程が、再充填材料７０２を適所に配置して実施され、光学格子構造７０４が形成され得る。幾つかの実施形態では、再充填材料７０２が除去され、その結果、図７Ｃに示す光学格子７０６がもたらされ得る。
［００７９］本開示の更に別の実施形態では、光学格子の形成は、下層のエッチング及び光学格子の形成が１つの工程で同時に実施される場合に達成され得る。図６Ａ及び図６Ｂの構造と類似の又は同じ構造の形成を示す図８Ａ及び図８Ｂを参照する。図８Ｃでは、傾斜イオン８０２は、格子構造６０２に指向させられており、傾斜イオン８０２は、垂線（Ｚ軸）に対して非ゼロの入射角で指向させられている。このように、垂線に対して非ゼロの傾斜角で配置された格子構造８０４が形成される。同時に、傾斜イオン８０２が格子構造６０２に指向させられ、上記の選択的領域処理工程等の不均一な方法で下層３０４がエッチングされる。したがって、図８Ｄの格子構造６０２を除去した後に結果として生じる、光学格子８０６として示す光学格子は、図６Ｄ又は図７Ｃの構造と同様に、可変高さを示す。
［００８０］上記の実施形態は、光学格子を形成するために窒化ケイ素等の下層の使用を伴う場合があるが、本開示のさらなる実施形態では、光学格子は、単結晶シリコン又はポリシリコン等のシリコン層内に形成され得る。ハードマスク層３０６がシリコン層９０２上に配置されている構造を示す、図９Ａを参照する。幾つかの実施形態では、シリコン層９０２は、基板ベース上に配置され得る。図９Ｂでは、格子構造６０２がシリコン層９０２上に形成されており、格子構造６０２は、上記の構造と同様であり得る。高い選択性を確保するために、ハードマスク層３０６が酸化ケイ素である場合、シリコン層９０２の上に配置されたときのハードマスク層３０６をエッチングするためのエッチング化学は、窒化ケイ素の上に配置されたときのハードマスク層３０６をエッチングするためのエッチング化学とは異なり得る。
［００８１］図９Ｃでは、傾斜イオン９０３は、格子構造６０２に指向させられており、傾斜イオン９０３は、垂線（Ｚ軸）に対して非ゼロの入射角で指向させられている。このように、垂線に対して非ゼロの傾斜角で配置された格子構造９０４が形成される。同時に、傾斜イオン９０３が格子構造６０２に指向させられて、上記の選択的領域処理工程等の不均一な方法でシリコン層９０２がエッチングされる。図９Ｂの工程と同様に、傾斜イオン９０３が反応性イオンエッチング工程で提供され得、反応性イオンエッチングプロセス化学は、例えば、窒化ケイ素に傾斜構造を形成するために使用されるＲＩＥ化学とは異なり得る。図９Ｄの格子構造６０２を除去した後に結果として生じる、光学格子９０６として示す光学格子は、図６Ｄ又は図７Ｃの構造と同様に可変高さを示すが、格子構造９０４は、前の実施形態とは材料（シリコン）が異なり得る。
［００８２］本開示の様々な実施形態に係るプロセスフロー１０００を示す、図１０を参照する。ブロック１００２において、基板上に配置された下層の上にハードマスクが形成される。ハードマスクと下層の材料は異なる場合がある。一例では、下層は窒化ケイ素等の材料であり、ハードマスクは酸化ケイ素材料である。基板は、光学格子用途での使用に適した基板ベースを含み得る。例えば、接眼レンズに直接適用される光学格子部品として使用される場合、基板は光学的に透明であり得る。接眼レンズに適用される光学格子を形成するためのマスタとして使用される場合、基板は光学的に透明である必要はない。
［００８３］ブロック１００４において、ハードマスク層がパターニングされて、格子フィールドが形成される。格子フィールドは、形成される光学格子のサイズ及び形状に対応する基板の平面内の寸法を有し得る。例えば、光学格子フィールドは、Ｘ及びＹ方向に数ミリメートルから数センチメートルの規模の寸法を有し得る。幾つかの実施形態では、光学格子フィールドは、ハードマスク層内の唯一の窓であり得るが、他の実施形態では、光学格子フィールドは、ミリメートルからセンチメートルまでの全体寸法を有するアレイに配置されたサブマイクロメートル線のパターンで形成され得る。
［００８４］ブロック１００６において、格子フィールド内の下層がエッチングされて、基板の平面内の第１の方向に沿って下層に可変高さが形成される。例えば、下層の高さがＸ軸に沿って均一のままである一方で、下層の高さがＹ軸に平行な一方向に沿って単調に減少するように、下層がエッチングされ得る。異なる実施形態によれば、下層がエッチングされて、高さがＹ軸に沿った距離とともに直線的に変化する、又は非直線的に変化し得る。幾つかの実施形態では、下層は、リボンイオンビームを通して光学格子を走査することによって、イオン露光において不均一な方法でエッチングされ得、イオン露光は、選択的領域処理レシピに従って配置される。選択的領域処理レシピは、基板走査速度、イオン電流、パルスイオンビームのデューティサイクル、又はパラメータの組み合わせを含むパラメータを制御して、基板がリボンイオンビームを通して走査されるときの、格子フィールドの下層の異なる領域に送達される総イオン線量を変化させ得る。様々な実施形態では、イオン露光後の下層の高さは、１マイクロメートル以下の最大高さとゼロマイクロメートルの最小高さとの間で変化し得る。したがって、下層のエッチング後、水平（Ｘ－Ｙ平面）に対して下層の表面によって画定される局所角度は、０．０１度未満、場合によっては０．００１度未満であり得る。
［００８５］ブロック１００８において、光学格子が、傾斜イオンエッチングを使用して格子フィールド内に形成される。様々な実施形態において、傾斜イオンエッチングは、リボンイオンビームを含む適切なイオンビームを使用して実施され得る。傾斜イオンエッチング後、光学格子は、基板の平面（Ｘ－Ｙ平面）に対する垂線（例えば、Ｚ軸）に対して非ゼロの傾斜角で配置された複数の傾斜構造を含み得る。幾つかの実施形態では、この非ゼロの傾斜角の範囲は、最大７５度、例えば、１０度、２０度、３０度、４５度、６０度の範囲であり得る。実施形態は、この文脈に限定されない。様々な実施形態では、傾斜イオンエッチングは、ハードマスク層で画定された格子パターンを使用して行われ得、格子パターンは、格子フィールド全体に延在する。傾斜イオンエッチングは、リボンイオンビーム下の（リボンイオンビームを通して）格子パターンを走査することによって行われ得る。幾つかの実施形態では、選択的領域処理レシピに従って傾斜イオンエッチングを制御して、格子パターンの異なる部分に与えられるイオン線量を変化させ、下層等のエッチングされる光学格子層の局所的な高さに一致させることができる。格子パターンは、線のアレイとして傾斜構造を生成するように配置され得、線はサブマイクロメートルのピッチを画定し、個々の線は、格子フィールドの長さにわたって（例えば、Ｘ軸に沿って）ミリメートル又はセンチメートルにわたって延在し得る。
［００８６］様々な実施形態では、線の高さ及びＸ軸に沿った光学格子の局所的な深さは均一であり得るが、複数の傾斜構造は、第１の方向（例えば、Ｙ軸）に沿った可変高さを画定する。傾斜構造の高さ又は深さの変化は滑らかであり得、連続する傾斜構造間の深さの変化は１ナノメートル未満、場合によっては１ピコメートル未満であり、一方、格子フィールド全体の傾斜構造の深さの全変化は最大１マイクロメートルの範囲であり得る。したがって、格子フィールド全体の傾斜構造の可変深さは、ブロック１００６における下層のエッチングによって生成された下層の可変高さに基づき得る。
［００８７］幾つかの実施形態では、傾斜構造の可変深さは、可変高さの下層内に直接傾斜構造を形成することによって画定され得る。他の実施形態では、傾斜構造の可変深さは、可変高さの下層の上に形成された平坦化再充填層に傾斜構造を形成することによって画定され得、可変高さの下層の上に形成することによって平坦化再充填層に可変深さが与えられる。
［００８８］異なる実施形態によれば、工程及びブロック１００６及びブロック１００８は、ブロック１００６が最初に、ブロック１００８が最初に、又はブロック１００６及びブロック１００８が１つの工程で同時に実施されることを含む、任意の適切な順序で実施され得る。
［００８９］要約すると、本明細書に記載の様々な実施形態は、ＡＲ＆ＶＲ用の接眼レンズを含む光学格子部品を形成するためのアプローチ、又はＡＲ＆ＶＲ接眼レンズ用の光学格子を形成するためのマスタを提供する。本実施形態の１つの利点は、不均一なエッチングの工程を実施して可変高さの光学格子を生成する能力、ならびに傾斜エッチングを実施して共通ツール内に光学格子の傾斜構造を形成する能力である。関連する利点は、任意の適切な順序で傾斜エッチング及び不均一なエッチングの工程を実施するために様々な実施形態によって提供される柔軟性である。
［００９０］本開示は、本明細書に記載の特定の実施形態によって範囲が限定されるべきではない。実際、本明細書に記載されたものに加えて、本開示の他の様々な実施形態及び修正は、前述の説明及び添付の図面から当業者には明らかであろう。したがって、そのような他の実施形態及び修正は、本開示の範囲内に入ることが意図されている。更に、本開示は、特定の目的のための特定の環境における特定の実装態様の文脈で本明細書に記載されている。当業者は、有用性がそれに限定されないことを認識し、本開示は、任意の数の目的のために任意の数の環境で有益に実行され得る。したがって、以下に記載される特許請求の範囲は、本明細書に記載される本開示の全幅及び精神を考慮して解釈されるべきである。

Claims (15)

  1. 光学格子部品を形成する方法であって、
    下層と、前記下層上に配置されたハードマスク層とを含む基板を提供することと、
    格子フィールドを画定するために、前記ハードマスク層をパターニングすることと、
    前記基板の平面に平行な第１の方向に沿って前記下層の可変高さを画定するために、前記格子フィールド内において前記下層をエッチングすることと、
    傾斜イオンエッチングを使用して前記格子フィールド内に光学格子を形成することであって、前記光学格子は、前記基板の平面に対する垂線に対して非ゼロの傾斜角で配置された複数の傾斜構造を含み、前記複数の傾斜構造により、前記下層の前記可変高さに基づく前記第１の方向に沿った可変深さが画定される、傾斜イオンエッチングを使用して前記格子フィールド内に光学格子を形成することと
    を含む、方法。
  2. 前記ハードマスク層をパターニングすることは、
    前記ハードマスク層に、前記格子フィールドの境界を画定する開口部をエッチングすることを含む、請求項１に記載の方法。
  3. 前記下層をエッチングすることは、
    リボンイオンビームを前記下層に指向させることであって、前記基板が、選択的領域処理レシピを使用して前記リボンイオンビームに対して前記第１の方向に沿って走査される、リボンイオンビームを前記下層に指向させることを含み、前記エッチングにより、前記下層の前記可変高さが生成される、請求項１に記載の方法。
  4. 前記光学格子を形成することは、
    前記格子フィールドにおいて格子マスクを画定することと、
    前記格子マスクの存在下で、傾斜イオンビームを前記格子フィールドに指向させることと
    を含む、請求項１に記載の方法。
  5. 前記下層を前記エッチングした後に、前記下層にエッチング停止層を適用することと、
    前記エッチング停止層上に再充填層を堆積させることと、
    前記再充填層を平坦化することであって、平坦化後に前記光学格子が前記再充填層に形成される、前記再充填層を平坦化することとを更に含み、前記光学格子により、前記基板の平面に平行な格子表面が画定される、請求項１に記載の方法。
  6. 前記再充填層が窒化ケイ素を含み、本方法が、前記傾斜イオンエッチング後に前記傾斜構造上に酸化物コーティングを堆積させることを更に含む、請求項５に記載の方法。
  7. 前記基板が、前記下層の下に配置された下部エッチング停止層を更に含み、本方法が、
    前記下層を前記エッチングした後に、前記格子フィールドの前記下層に上部エッチング停止層を適用することと、
    前記上部エッチング停止層の上に光学的近接層を適用することと、
    前記光学的近接層を使用して、前記上部エッチング停止層に格子パターンを形成することと
    を更に含む、請求項１に記載の方法。
  8. 前記光学格子が前記下層内に形成されて格子表面が画定され、前記格子表面が前記下層の上面によって画定され、前記下層の前記上面は前記下層を前記エッチングすることによって形成される、請求項７に記載の方法。
  9. 前記下層を前記エッチングした後に、前記格子フィールド内の前記下層にエッチング停止層を適用することと、
    前記エッチング停止層に格子パターンを形成することと
    を更に含み、前記傾斜エッチングは、前記格子パターンの存在下で傾斜イオンビームを前記格子フィールドに指向させることによって実施される、請求項１に記載の方法。
  10. 前記下層を前記エッチングする前に前記光学格子を形成することが実施され、前記光学格子の前記複数の傾斜構造により前記下層を前記エッチングする前に均一な深さが画定され、前記下層を前記エッチングすることで前記複数の傾斜構造の前記可変深さが生成される、請求項１に記載の方法。
  11. 前記下層を前記エッチングする前に、前記光学格子内に充填材料を堆積させることと、
    前記下層を前記エッチングした後に、前記充填材料を除去すること
    を更に含む、請求項１０に記載の方法。
  12. 光学格子部品であって、
    基板ベースと、
    前記基板ベース上に配置された格子層とを備え、前記格子層は、
    傾斜構造のアレイを含む格子フィールドであって、前記傾斜構造のアレイは、１マイクロメートル未満のピッチを有し、前記基板ベースの平面に対する垂線に対して非ゼロの傾斜角で配置されており、第１の方向に沿って可変深さを有し、前記基板ベースの平面に平行な格子表面を画定する、格子フィールドを含む、光学格子部品。
  13. 前記非ゼロの傾斜角が１０度から７５度の間である、請求項１２に記載の光学格子部品。
  14. 光学格子部品を形成する方法であって、
    窒化ケイ素下層と、前記窒化ケイ素下層上に配置されたハードマスク層とを含む基板を提供することと、
    格子フィールドを画定するために、前記ハードマスク層をパターニングすることと、
    前記基板の平面に平行な第１の方向に沿って前記窒化ケイ素下層の可変高さを画定するために、前記格子フィールド内において前記窒化ケイ素下層をエッチングすることと、
    傾斜イオンエッチングを使用して前記格子フィールド内に光学格子を形成することであって、前記光学格子は、前記基板の平面に対する垂線に対して非ゼロの傾斜角で配置された複数の傾斜構造を含み、前記複数の傾斜構造により、前記下層の前記可変高さに基づく前記第１の方向に沿った可変深さが画定される、傾斜イオンエッチングを使用して前記格子フィールド内に光学格子を形成することと
    を含む、方法。
  15. 前記ハードマスク層が二酸化ケイ素を含む、請求項１４に記載の方法。
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