JP2022512490A

JP2022512490A - 光学装置製造のための電子ビーム装置

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Publication number: JP2022512490A
Application number: JP2021533786A
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Inventors: カーティクラーマスワーミ，; ヤンヤン，; マニヴァンナントータドリ，; ジエンアンチェン，; ルドヴィークゴデット，; ティマーマンタイセン，ラトガーマイヤー
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Priority date: 2018-12-17
Filing date: 2019-12-17
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Abstract

本開示の態様は、導波器の製造のための装置に関する。１つの例では、イオンを基板に向かって投射し、角度付けされた格子を含む導波器を形成するために、角度付けされたイオン源が利用される。別の例では、電子を基板に向かって投射し、角度付けされた格子を含む導波器を形成するために、角度付けされた電子ビーム源が利用される。本開示の更なる態様は、角度付けされたイオンビーム源及び角度付けされた電子ビーム源を利用して、導波器上に角度付けされた格子を形成する方法を提供する。【選択図】図６

Description

［０００１］本開示の実施形態は、概して、光学装置製造のための装置及び方法に関する。より具体的には、本開示の実施形態は、イオンビーム及び電子ビーム導波器製造のための装置及び方法に関する。

［０００２］仮想現実は、概して、ユーザが見かけ上の物理的存在を有するコンピュータが生成したシミュレート環境であると考えられる。仮想現実体験は、３次元（３Ｄ）で生成され、実際の環境に取って代わる仮想現実環境を表示するためのレンズとしてのニアアイディスプレイパネルを有する眼鏡又は他の着用可能な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］しかしながら、拡張現実は、ユーザが、眼鏡又は他のＨＭＤデバイスのディスプレイレンズを通して周囲環境をなおも見ることができるが、また表示のために生成され、環境の一部として現れる仮想物体の画像を見ることもできる体験を可能にする。拡張現実は、オーディオ及び触覚入力のような任意のタイプの入力、並びにユーザが経験する環境を強化又は拡張する虚像、グラフィック及びビデオを含みうる。新たな技術として、拡張現実には多くの課題と設計上の制約が存在する。

［０００４］そのような課題の１つは、周囲環境に重ね合わされた虚像を表示することである。導波器は、画像の重ね合わせを補助するために使用される。生成された光は、光が導波器から出て周囲環境に重ね合わされるまで、導波器を通って伝搬される。導波器の製造は、導波器が不均一な特性を有する傾向があるため、困難でありうる。従って、当該技術分野で必要とされるのは、導波器製造の改良された方法及びシステムである。

［０００５］１つの実施形態では、電子ビームエッチング装置が提供される。装置は、処理空間を画定するチャンバ本体と、処理空間内に配置されたペデスタルと、ペデスタルに連結された第１の電極と、チャンバ本体に連結されたリッドと、リッドに連結された第２の電極とを含む。第２の電極は、第１の電極によって画定されたデータム面に対して直角でない配向に配置された複数の角度付けされた表面を有するセグメント化された表面を含む。

［０００６］別の実施形態では、電子ビームエッチング装置が提供される。装置は、処理空間を画定するチャンバ本体と、処理空間内に配置されたペデスタルと、ペデスタルに連結された第１の電極と、チャンバ本体に連結されたリッドと、リッドに連結された第２の電極とを含む。第２の電極は、高い二次電子放出係数材料から製造され、かつ第１の電極によって画定されたデータム面に対して直角でない配向に配置された複数の角度付けされた表面を有するセグメント化された表面を含む。

［０００７］更に別の実施形態では、電子ビームエッチング装置が提供される。装置は、処理空間を画定するチャンバ本体と、処理空間内に配置されたペデスタルと、処理空間内でペデスタルを上昇及び下降させるように作動可能である、ペデスタルに連結されたアクチュエータと、ペデスタル内に配置された静電チャック電極と、チャンバ本体に連結されたリッドとを含む。電極は、リッドに連結され、かつ静電チャック電極によって画定されたデータム面に対して直角でない配向に配置された複数の角度付けされた表面を有するセグメント化された表面を含む。ＲＦ電源は、電極に連結され、かつ処理空間内にプラズマを生成するように動作可能である。

［０００８］本開示の上記の特徴を詳細に理解することができるように、上記で簡単に要約した本開示のより具体的な説明を、実施形態を参照することによって行うことができ、それらのいくつかを添付図面に示す。しかしながら、添付図面は例示的な実施形態を示しているにすぎず、従って、本開示の範囲を限定すると見なされるべきではなく、その他の等しく有効な実施形態を許容しうることに留意されたい。

［０００９］本開示の実施形態による導波結合器（ｗａｖｅｇｕｉｄｅｃｏｍｂｉｎｅｒ）の平面図を示す。［００１０］本開示の実施形態による角度付けされたエッチングシステムの概略側面図を示す。［００１１］本開示の実施形態による電極アセンブリの側面断面図を示す。［００１２］［００１３］［００１４］Ａ－Ｃは、本開示の実施形態による、セグメント化されたイオン源の概略側面図を示す。［００１５］本開示の実施形態によるフィルタプレートの概略平面図を示す。［００１６］本開示の実施形態による、フィルタプレートが連結された図４Ｃのセグメント化されたイオン源の概略側面図を示す。［００１７］本開示の実施形態による、電子ビームエッチングシステムの概略断面図を示す。［００１８］本開示の実施形態による、第１の位置において導波器上で実行される角度付けされたエッチングプロセスを示す。［００１９］本開示の実施形態による、第２の位置における角度付けされたエッチングプロセス中の図７Ａの導波器を示す。［００２０］本開示の実施形態による、角度付けされたイオンビームを用いて導波器をエッチングするための工程を示す。［００２１］本開示の実施形態による、角度付けされた電子ビームを用いて導波器をエッチングするための工程を示す。

［００２２］理解を容易にするために、図面に共通する同一の要素を示すのに、可能であれば、同一の参照番号を使用した。１つの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うると想定される。

［００２３］本開示の態様は、拡張現実感／バーチャルリアリティ（ＡＲ／ＶＲ）及びスマートウィンドウのためのヘッドセットといった種々のデバイスに使用するための、導波器、導波結合器、角度付けされた格子、及びメタレンズなどのナノ構造光学装置の製造のための装置に関する。１つの例では、イオンを基板に向かって投射し、角度付けされた格子を含む導波器を形成するために、角度付けされたイオン源が利用される。別の例では、電子を基板に向かって投射し、角度付けされた格子を含む導波器を形成するために、角度付けされた電子ビーム源が利用される。本開示の更なる態様は、角度付けされたイオンビーム源及び角度付けされた電子ビーム源を利用して、導波器上に角度付けされた格子を形成する方法を提供する。

［００２４］図１は、本開示の１つの実施形態による導波結合器１００の平面図を示す。以下に記載される導波結合器１００は、例示的な導波結合器であり、異なる設計を有する他の導波結合器は、本明細書に記載の実施形態から利益を得ることができると理解されたい。導波結合器１００は、複数の格子１０８によって画定された入力カップリング領域１０２と、複数の格子１１０によって画定された中間領域１０４と、複数の格子１１２によって画定された出力カップリング領域１０６とを含む。入力カップリング領域１０２は、マイクロディスプレイから、強度を有する光（虚像）の入射ビームを受け取る。複数の格子１０８の、フィン構造などの各格子は、入射ビームを複数のモードに分割し、各ビームはモードを有している。ゼロ次モード（Ｔ０）ビームは、反射して戻されるか、又は導波結合器１００を透過し、正の一次モード（Ｔ１）ビームは、導波結合器１００を通して中間領域１０４に連結され、負の一次モード（Ｔ－１）ビームは、導波結合器１００内をＴ１ビームとは反対方向に伝搬する。理想的には、入射ビームは、虚像を中間領域１０４に方向付けるために、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。入射ビームの強度の全てを有するＴ１ビームに入射ビームを分割する１つの手法は、Ｔ－１ビーム及びＴ０ビームを抑制するために勾配角度を有する格子１０８を含むフィンを利用することである。Ｔ１ビームは、中間領域１０４内の複数の格子１１０に接触するまで、導波結合器１００を通して全内部反射（ＴＩＲ）を受ける。入力カップリング領域１０２の一部は、入力カップリング領域１０２の隣接部分からの格子１０８の勾配角度とは異なる勾配角度を有する格子１０８を有しうる。

［００２５］Ｔ１ビームは、複数の格子１１０のフィンに接触する。Ｔ１ビームは、導波結合器１００で屈折して戻る又は失われるＴ０ビーム、Ｔ１ビームが複数の格子１１０の別のフィンに接触するまで中間領域１０４でＴＩＲを受けるＴ１ビーム、及び導波結合器１００を通して出力カップリング領域１０６に連結されるＴ－１ビームに分割される。中間領域１０４でＴＩＲを受けたＴ１ビームは、導波結合器１００を通して中間領域１０４に連結されたＴ１ビームの強度が空乏化するまで、又は中間領域１０４を伝搬する残りのＴ１ビームが中間領域１０４の端部に到達するまで、複数の格子１１０の格子に接触し続ける。

［００２６］複数の格子１１０は、導波結合器１００を通して中間領域１０４に連結されたＴ１ビームを制御するように調整され、出力カップリング領域１０６に連結されたＴ－１ビームの強度を制御して、マイクロディスプレイから生成された虚像の視野をユーザの視点から変調し、ユーザが虚像を見ることができる視野角を増加させる。導波結合器１００を介して中間領域１０４に連結されたＴ１ビームを制御する１つの手法は、出力カップリング領域１０６に連結されたＴ－１ビームの強度を制御するために、複数の格子１１０の各フィンの勾配角度を最適化することである。中間領域１０４の一部は、中間領域１０４の隣接部分からの格子１１０の勾配角度とは異なる勾配角度を有する格子１１０を有しうる。更に、格子１１０は、格子１０８のフィンの勾配角度とは異なる勾配角度を有するフィンを有しうる。

［００２７］導波結合器１００を介して出力カップリング領域１０６に連結された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、導波結合器１００内でＴＩＲを受け、そこで、Ｔ－１ビームは、導波結合器１００内で屈折して戻るか又は失われるＴ０ビームに分割される。Ｔ１ビームは、複数の格子１１２の別のフィン及び導波結合器１００から連結されたＴ－１ビームに接触するまで、出力カップリング領域１０６においてＴＩＲを受ける。出力カップリング領域１０６でＴＩＲを受けるＴ１ビームは、導波結合器１００を通して出力カップリング領域１０６に連結されるＴ－１ビームの強度が空乏化するか、又は出力カップリング領域１０６を伝搬する残りのＴ１ビームが出力カップリング領域１０６の端に到達してしまうかのどちらかまで、複数の格子１１２のフィンに接触し続ける。複数の格子１１２は、導波結合器１００を通して出力カップリング領域１０６に連結されたＴ－１ビームを制御するように調整され、導波結合器１００から連結されたＴ－１ビームの強度を制御して、マイクロディスプレイから生成された虚像の視野をユーザの視点から更に変調し、ユーザが虚像を見ることができる視野角を更に増加させる。

［００２８］導波結合器１００を通して出力カップリング領域１０６に連結されたＴ－１ビームを制御する１つの手法は、複数の格子１１２の各フィンの勾配角度を最適化して視野を更に変調し、視野角を増加させることである。中間領域１０４の一部は、中間領域１０４の隣接部分からの格子１１０のフィンの勾配角度とは異なるフィンの勾配角度を有する格子１１０を有しうる。更に、格子１１２は、格子１０８及び格子１１０のフィンの勾配角度と異なるフィンの勾配角度を有しうる。

［００２９］図２は、本開示の実施形態による、角度付けされたエッチングシステム２００の概略側面図を示す。以下に記載される角度付けされたエッチングシステム２００は、例示的な角度付けされたエッチングシステムであり、他の角度付けされたエッチングシステムが、本開示の実施形態に従って、導波結合器と使用されてもよく、又は導波結合器を製造するために修正されてもよいと理解されたい。

［００３０］勾配角度を有するフィンを形成するために、基板２１０上に配置された格子材料２１２が、角度付けされたエッチングシステム２００によってエッチングされる。１つの実施形態では、格子材料２１２は、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、パターニングされたハードマスク２１３は、格子材料２１２の上に配置される。格子材料２１２の材料は、各フィンの勾配角度θ’及び基板２１０の屈折率に基づいて選択され、光のインカップリング及びアウトカップリングを制御し、導波結合器を通る光伝播を容易にする。別の実施形態では、格子材料２１２は、オキシ炭化ケイ素（ＳｉＯＣ）、二酸化チタン（ＴｉＯ_２）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、酸化バナジウム（ＩＶ）（ＶＯ_ｘ）、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、五酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）、窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）、窒化チタン（ＴｉＮ）、及び／又は二酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）含有材料を含む。格子材料２１２は、約１．５と約２．６５との間の屈折率を有する。

［００３１］本明細書に記載の他の実施形態と組み合わせることができる別の実施形態では、パターニングされたハードマスク２１３は、導波結合器が形成された後に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、クロム材料、銀材料、窒化チタン材料、窒化タンタル材料、窒化ケイ素材料、又は酸化ケイ素材料などの反射材料を含む。別の実施形態では、パターニングされたハードマスク２１３は、透明なハードマスクである。本明細書に記載の他の実施形態と組み合わせることができる１つの実施形態では、エッチング停止層２１１は、導波結合器が形成された後に除去される不透明なエッチング停止層である。本明細書に記載の他の実施形態と組み合わせることができる別の実施形態では、エッチング停止層２１１は、透明なエッチング停止層である。

［００３２］角度付けされた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２０４は、スポットビーム、リボンビーム、又はフル基板サイズのビームといったイオンビーム２１６を生成するように構成される。イオンビームチャンバ２０２は、基板２１０に直角に配向されたデータム面２１８に対して角度αでイオンビーム２１６を方向付けるように構成される。例えば、システム２００はまた、セグメント化された源２３０を含む。セグメント化された源２３０は、格子材料２１２内のフィンを製造するために利用される角度αを達成するために、イオンビーム２１６の角度を変調する。各々が１つ又は複数の電極を含む複数のセグメントを含みうるセグメント化された源２３０が、図３及び図４Ａ－４Ｃに関して詳細に説明される。

［００３３］基板２１０は、第１のアクチュエータ２０８に連結されたプラテン２０６上に保持される。第１のアクチュエータ２０８は、線形アクチュエータ、回転アクチュエータ、ステッピングモータなどでありうるが、プラテン２０６をｙ方向及び／又はｚ方向に沿って走査運動で移動させるように構成される。１つの実施形態では、第１のアクチュエータ２０８は、基板２１０がイオンビームチャンバ２０２のｘ軸に対して傾斜角度βで位置付けられるように、プラテン２０６を傾斜させるように更に構成される。角度α及び傾斜角度βは、データム面２１８に対してイオンビーム角度θをもたらす。データム面２１８に対して勾配角度θ’を有するフィンを形成するために、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、セグメント化された源２３０を通って基板２１０に向かって角度αで方向付ける。第１のアクチュエータ２０８は、イオンビーム２１６が格子材料２１２にイオンビーム角度θで接触し、格子材料２１２の所望の部分上に勾配角度θ’を有するフィンをエッチングするように、プラテン２０６を位置付ける。また、基体２１０をプラテン２０６のｘ軸の周りで回転させて、格子の勾配角度θ’を制御するために、プラテン２０６に第２のアクチュエータ２２０が連結されてもよい。有利には、基板２１０の様々な異なる領域は、イオンビームチャンバ２０２の装置を他の方法で変更せずに、基板２１０を回転させることによって、イオンビーム２１６に曝露されてもよい。

［００３４］図３は、本開示の実施形態による電極アセンブリ３００の側断面図を示す。１つの実施形態では、電極アセンブリ３００は、傾斜レンズ構成（ｇｒａｄｅｄｌｅｎｓｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）として適合されうる。他の実施形態と組み合わせることができる別の実施形態では、電極アセンブリ３００は、電極の１つ又は複数のアセンブリを含む。例えば、電極アセンブリ３００は、１セットの入口電極３０２と、１つ又は複数のセットの抑制電極３０４（又は集束電極）と、１セットの出口電極３０６とを含みうる。出口電極３０６は、接地電極と呼ばれることがある。各セットの電極３０２、３０４、３０６は、イオンビーム２１６（例えば、リボンビーム、スポットビーム、又はフル基板サイズのビーム）が通過できる空間又は間隙を備えて位置付けられうる。

［００３５］いくつかの実施形態では、入口電極３０２、抑制電極３０４、及び出口電極３０６は、ハウジング３０８内に設けられる。ポンプ３１０は、ハウジング３０８に直接又は間接的に結合されうる。ポンプ３１０は、高真空環境又は異なる圧力の他の制御された環境を提供するための真空ポンプでありうる。例えば、ポンプ３１０は、ハウジング３０８内に大気圧未満の圧力環境を生成し、又はポンプ３１０は、ハウジング３０８内にほぼ大気圧の環境を維持しうる。他の実施形態と組み合わせることができる他の実施形態では、ハウジング３０８は、１つ又は複数の誘電体部材３１４を含みうる。誘電体部材３１４は、ハウジング３０８を電極アセンブリ３００の他の構成要素から電気的に絶縁するように機能する。

［００３６］入口電極３０２及び出口電極３０６のセットは、互いに電気的に接続された２つの導電性部品を含みうる。他の実施形態では、入口電極３０２のアセンブリは、イオンビーム２１６が通過するための開孔を有する単一部品構造である。いくつかの実施形態では、抑制電極３０４の上部及び下部は、そこを通過するイオンビーム２１６を偏向させるために、異なる電位（例えば、別個の／離散的な導電性部分内に）を有しうる。電極アセンブリ３００は、７素子レンズ構成（例えば、５セットの抑制電極３０４を有する）として図示されているが、任意の数の素子（又は電極）が利用されてよいと理解すべきである。例えば、いくつかの実施形態では、電極アセンブリ３００は、３～１０の電極セットの範囲を利用してよい。

［００３７］イオンビーム２１６の静電的集束は、イオンビーム２１６の経路に沿った電位のグレーディング（ｇｒａｄｉｎｇ）を制御するために、いくつかの薄い電極（例えば、抑制電極３０４）を使用することによって達成されうる。その結果、入力イオンビーム２１６は、非常に低いエネルギー出力ビームに対してでさえも、より高品質のビームを可能にしうる、１００ボルトから３，０００ボルトのようなエネルギー範囲で使用されうる。１つの実施形態では、イオンビーム２１６が電極アセンブリ３００の電極を通過する際に、イオンビーム２１６は、６ｋｅＶから０．２ｋｅＶまで減速され、電極アセンブリ３００の電極によって約１５度から約３０度、又はそれ以上に偏向されうる。１つの例では、エネルギー比は３０／１でありうる。

［００３８］減速、偏向、及び／又は焦点を分離し、独立して制御することは、イオンビーム２１６の中心光線軌道（例えば、図２のデータム面２１８）に対して、電極（例えば、入口電極３０２、抑制電極３０４、及び出口電極３０６）を移動させることと、イオンビーム２１６の中心光線軌道に沿った偏向電圧電極（例えば、入口電極３０２、抑制電極３０４、及び出口電極３０６）を変更して、偏向角αで中心光線軌道に沿った各点でビームエネルギーを反射することとのうちの１つ又はこれらの組み合わせによって、達成されうると理解されたい。イオンビーム２１６の中心光線軌道に対する電極の対称性は、イオンビーム２１６に最も近い上部及び下部の電極の端が、イオンビーム２１６の中心光線軌道から等しい（又はほぼ等しい）直角の距離に維持されうる場合である。例えば、イオンビーム２１６の上下の電極上の電圧の差は、電場の偏向成分が、その点（電極又はレンズに沿って変化しうる）におけるビームエネルギーの固定比／係数でありうるように構成されうる。

［００３９］図４Ａは、本開示の実施形態によるセグメント化されたイオン源２３０の概略側面図を示す。セグメント化されたイオン源２３０は、イオンビームチャンバ２０２に連結されるか又は別の方法で一体化され、セグメント化されたイオン源２３０のセグメント４１２は、ビーム源２０４からイオンビーム２１６を受け取るように位置合わせされるか、又は別の方法で位置付けられる。

［００４０］セグメント化されたイオン源２３０は、第１の壁４０４、第２の壁４０６、第３の壁４１４、及び第４の壁４１６を有するハウジング４０２を含む。１つの実施形態では、第１の壁４０４及び第２の壁４０６は、実質的に互いに平行に配向される。第３の壁４１４及び第４の壁４１６もまた、実質的に互いに平行であり、第１の壁４０４と第２の壁４０６との間を延びる。壁４０４、４０６、４１４、４１６の上述の配向が有利には用いられうるが、他の壁構成が利用されてもよいことが企図される。

［００４１］１つの実施形態では、第１の壁４０４は、イオンビームチャンバ２０２に連結され、セグメント４１２は、プラテン２０６に隣接し、プラテン２０６に対向して位置付けられる。セグメント４１２は、第２の壁４０６に形成され、複数の表面４０８、４１０を含む。第１の表面４０８は、第２の壁４０６によって画定されたデータム面に対して角度付けされる。第１の表面４０８の角度は、第２の壁４０６によって画定されたデータム面から約１度と約６０度との間で選択されうる。したがって、第１の表面４０８は、第２の壁４０６から角度付けされてハウジング４０２内にかつ第１の壁４０４の方に延びる。

［００４２］第２の表面４１０は、第１の表面４０８と第２の壁４０６との間を延びる。第２の表面４１０は、第２の壁４０６によって画定されたデータム面に対して実質的に直角に配向される。しかしながら、第２の表面４１０は、第２の壁４０６によって画定されたデータム面に対して直角でない角度で配向されてもよいことが企図される。３つのセグメント４１２が図示されているが、エッチングされることが望まれる基板２１０の面積に応じて、イオンビーム２１６を変調するために、より多い又はより少ない数のセグメント４１２が利用されうることが企図される。加えて、表面４０８、４１０の大きさは、イオンビーム２１６の角度特性を変調するために、互いに対して変更されうることが企図される。

［００４３］１つの実施形態では、電極アセンブリ３００は、第２の壁４０６の第１の表面４０８に隣接して、ハウジング４０２内に位置付けられる。例えば、電極アセンブリ３００は、ハウジング４０２内の第１の表面４０８に連結されうる。図３に描かれているように、電極アセンブリ３００のハウジング３０８は、第１の表面４０８の角度に一致するか又はその角度と接合するように選択された形状を含みうる。第１の表面４０８はまた、イオンビーム２１６が第１の表面４０８を通過可能となるように電極アセンブリ３００が位置付けられる場所に隣接した１つ又は複数の開口部４１８を内部に含みうる。同様に、第１の壁４０４はまた、その内部に形成された１つ又は複数の開口部４２０を有し、第１の壁４０４に形成された開口部４２０は、第１の表面４０８又は電極アセンブリ３００に形成された開口部４１８の一方又は両方と位置合わせされうる。従って、イオンビーム２１６は、第１の壁４０４によって画定されたデータム面に対して実質的に直角な配向で第１の壁４０４を通って伝播しうるが、所定の角度で第２の壁４０６の第１の表面４０８を通ってハウジング４０２から出る。

［００４４］図４Ｂは、本開示の実施形態によるセグメント化されたイオン源２３０の概略側面図を示す。セグメント化されたイオン源２３０は、イオンビームチャンバ２０２に連結されるか又は別の方法で一体化され、セグメント化されたイオン源２３０のセグメント４１２は、ビーム源２０４からイオンビーム２１６を受け取るように位置合わせされるか、又は別の方法で位置付けられる。

［００４５］セグメント化されたイオン源２３０は、第１の壁４２４、第２の壁４２６、第３の壁４３４、及び第４の壁４３６を有するハウジング４２２を含む。１つの実施形態では、第１の壁４２４及び第２の壁４２６は、実質的に互いに平行に配向される。第３の壁４３４及び第４の壁４３６もまた、実質的に互いに平行であり、第１の壁４２４と第２の壁４２６との間を延びる。壁４２４、４２６、４３４、４３６の上述の配向が有利には用いられうるが、他の壁構成が利用されてもよいことが企図される。

［００４６］１つの実施形態では、第１の壁４２４は、イオンビームチャンバ２０２に連結され、セグメント４１２は、プラテン２０６に隣接し、プラテン２０６に対向して位置付けられる。セグメント４１２は、第２の壁４２６に形成され、複数の表面４２８、４３０、４３２を含む。第１の表面４２８は、第２の壁４２６によって画定されたデータム面に対して角度付けされる。第１の表面４２８の角度は、第２の壁４２６によって画定されたデータム面から約１度と約６０度との間で選択されうる。したがって、第１の表面４２８は、第２の壁４２６から角度付けされてハウジング４２２内にかつ第１の壁４２４の方に延びる。

［００４７］第２の表面４３０は、第１の表面４２８と第３の表面４３２との間を延びる。第２の表面４３０は、第２の壁４２６によって画定されたデータム面に対して実質的に平行に配向される。しかしながら、第２の表面４３０は、第２の壁４２６によって画定されたデータム面に対して平行でない角度で配向されてもよいことが企図される。第３の表面４３２は、隣接する第１の表面４２８において第２の表面４３０から第２の壁４２６まで延びる。第３の表面４３２は、第２の壁４２６によって画定されたデータム面に対して角度付けされる。１つの例では、第３の表面４３２の角度は、第１の表面４２８の角度と実質的に類似する。あるいは、第３の表面４３２の角度は、第１の表面４２８の角度と異なりうる。第２の表面４３０の大きさは、第３の表面４３２を第１の表面４２８から離す。したがって、第１の表面４２８が、基板２１０の角度付けされたエッチングを可能にするために、より広い範囲の角度で配向されてもよいことが企図される。更に、第１の表面４２８から第３の表面４３２の間隔及び配向により、基板２１０のより大きな面積が一度に処理できるようになると考えられる。３つのセグメント４１２が図示されているが、エッチングされることが望まれる基板２１０の面積に応じて、イオンビーム２１６を変調するために、より多い又はより少ない数のセグメント４１２が利用されうることが企図される。また、表面４２８、４３０、４３２の大きさは、イオンビーム２１６の角度特性を変調するために、互いに対して変更されうることが企図される。

［００４８］１つの実施形態では、電極アセンブリ３００は、第２の壁４２６の第１の表面４２８に隣接して、ハウジング４２２内に位置付けられる。例えば、電極アセンブリ３００は、ハウジング４２２内の第１の表面４２８に連結されうる。図３に描かれているように、電極アセンブリ３００のハウジング３０８は、第１の表面４２８の角度に一致するか又はその角度と接合するように選択された形状を含みうる。第１の表面４２８はまた、イオンビーム２１６が第１の表面４２８を通過可能となるように電極アセンブリ３００が位置付けられる場所に隣接した１つ又は複数の開口部４３８を内部に含みうる。同様に、第１の壁４２４はまた、その内部に形成された１つ又は複数の開口部４４０を有し、第１の壁４２４に形成された開口部４４０は、第１の表面４２８又は電極アセンブリ３００に形成された開口部４３８の一方又は両方と位置合わせされうる。従って、イオンビーム２１６は、第１の壁４２４によって画定されたデータム面に対して実質的に直角な配向で第１の壁４２４を通って伝播しうるが、所定の角度で第２の壁４２６の第１の表面４２８を通ってハウジング４２２から出る。

［００４９］図４Ｃは、本開示の実施形態によるセグメント化されたイオン源２３０の概略側面図を示す。セグメント化されたイオン源２３０は、イオンビームチャンバ２０２に連結されるか又は別の方法で一体化され、セグメント化されたイオン源２３０のセグメント４１２は、ビーム源２０４からイオンビーム２１６を受け取るように位置合わせされるか、又は別の方法で位置付けられる。

［００５０］セグメント化されたイオン源２３０は、第１の壁４４４、第２の壁４４６、第３の壁４５４、及び第４の壁４５６を有するハウジング４４２を含む。１つの実施形態では、第１の壁４４４及び第２の壁４４６は、実質的に互いに平行に配向される。第３の壁４５４及び第４の壁４５６もまた、実質的に互いに平行であり、第１の壁４４４と第２の壁４４６との間を延びる。壁４４４、４４６、４５４、４５６の上述の配向が有利には用いられうるが、他の壁構成が利用されてもよいことが企図される。

［００５１］１つの実施形態では、第１の壁４４４は、イオンビームチャンバ２０２に連結され、セグメント４１２は、プラテン２０６に隣接し対向して位置付けられる。セグメント４１２は、第２の壁４４６に形成され、複数の表面４４８、４５０、４５２を含む。第１の表面４２８は、第２の壁４４６によって画定されたデータム面に対して角度付けされる。第１の表面４４８の角度は、第２の壁４４６によって画定されたデータム面から約１度と約６０度との間で選択されうる。

［００５２］第２の表面４５０は、第１の表面４４８と第３の表面４５２との間を延びる。第２の表面４５０は、第２の壁４４６によって画定されたデータム面に対して実質的に平行に配向される。しかしながら、第２の表面４５０は、第２の壁４４６によって画定されたデータム面に対して平行でない角度で配向されてもよいことが企図される。第３の表面４５２は、第２の壁４４６によって画定されたデータム面に対して直角でない角度で第２の壁４４６から延びる。この実施形態では、第３の表面４５２は、ハウジング４２２からある角度で、第２の壁４４６から、第１の壁４４４を離れるように延びる。あるいは、第３の表面４５２は、第２の壁４４６によって画定されたデータム面に対して直角の角度で、第２の壁４４６から延びうる。

［００５３］１つの例では、第３の表面４５２の角度は、第１の表面４４８の角度と実質的に類似する。あるいは、第３の表面４５２の角度は、第１の表面４４８の角度と異なりうる。第２の表面４５０の大きさは、第３の表面４５２を第１の表面４４８から離す。したがって、第１の表面４４８が、基板２１０の角度付けされたエッチングを可能にするために、より広い範囲の角度で配向されてもよいことが企図される。更に、第１の表面４４８から第３の表面４５２の間隔及び配向により、基板２１０のより大きな面積が一度に処理できるようになると考えられる。３つのセグメント４１２が図示されているが、エッチングされることが望まれる基板２１０の面積に応じて、イオンビーム２１６を変調するために、より多い又はより少ない数のセグメント４１２が利用されうることが企図される。また、表面４４８、４５０、４５２の大きさは、イオンビーム２１６の角度特性を変調するために、互いに対して変更されうることが企図される。

［００５４］１つの実施形態では、電極アセンブリ３００は、第２の壁４４６の第１の表面４４８に隣接して、ハウジング４４２内に位置付けられる。例えば、電極アセンブリ３００は、ハウジング４４２内の第１の表面４４８に連結されうる。図３に描かれているように、電極アセンブリ３００のハウジング３０８は、第１の表面４４８の角度に一致するか又はその角度と接合するように選択された形状を含みうる。第１の表面４４８はまた、イオンビーム２１６が第１の表面４４８を通過可能となるように電極アセンブリ３００が位置付けられる場所に隣接した１つ又は複数の開口部４５８を内部に含みうる。同様に、第１の壁４４４はまた、その内部に形成された１つ又は複数の開口部４６０を有し、第１の壁４４４に形成された開口部４６０は、第１の表面４４８又は電極アセンブリ３００に形成された開口部４５８の一方又は両方と位置合わせされうる。従って、イオンビーム２１６は、第１の壁４４４によって画定されたデータム面に対して実質的に直角な配向で第１の壁４４４を通って伝播しうるが、所定の角度で第２の壁４４６の第１の表面４４８を通ってハウジング４４２から出る。

［００５５］イオンビームチャンバ２０２に連結された、セグメント化されたイオン源２３０は、ビーム源２０４によって生成されたイオンビーム２１６の角度を変調するために、セグメント４１２及び電極アセンブリ３００を利用する。セグメント４１２及び電極アセンブリ３００は、基板２１０の角度付けされたエッチングを可能にする方法で、位置決めされ又は他の方法で配向されうる。セグメント化されたイオン源２３０は、本質的にモジュール式であり、異なるセグメント化されたイオン源は、基板２１０の異なる角度付けされたエッチングプロファイルを容易にするために、イオンビームチャンバ２０２上で交換されうることが企図される。また、セグメント化されたイオン源２３０は、アクチュエータ２０８、２２０によるプラテン２０６の移動に関連する変数を減少させることによって、プラテン２０６の移動に関連する処理の複雑さを低減するために利用されうる。また、セグメント化されたイオン源２３０は、基板２１０のより複雑な又は正確な角度付けされたエッチングプロファイルを可能にするために、アクチュエータ２０８、２２０を介したプラテン２０６の移動と組み合わせて利用されうる。

［００５６］図５Ａは、本開示の実施形態によるフィルタプレート５００の概略平面図を示す。図５Ｂは、本開示の実施形態による、フィルタプレート５００が連結された、図３Ｃのセグメント化されたイオン源２３０の概略側面図を示す。フィルタプレート５００は、フィルタプレート５００を通過するイオンビーム２１６の強度又は分布を変調するために、セグメント化されたイオン源２３０と接合し、それに連結するように適合される。

［００５７］フィルタプレート５００は、複数の開孔５０６、５１０、５１４が内部に形成された本体５０２を含む。本体５０２は、イオンビーム衝撃に対して抵抗性があり又は不活性であり、イオンが貫通するのを防止する十分な厚さの材料から製造される。開孔５０６、５１０、５１４は、イオンビーム２１６が通過する開口を形成するように本体５０２を通って延びる。本体５０２の第１の領域５０４は、第１の複数の開孔５０６を含む。第１の領域５０４は、本体５０２の約３分の１を占めるように図示されているが、第１の領域５０４は、本体５０２のより大きい又はより小さい部分を含みうることが企図される。第１の複数の開孔５０６は、第１の複数の開孔５０６の隣接する開孔の間にほぼ均等に分布する実質的に円形として図示されている。しかしながら、第１の複数の開孔５０６を通過するイオンビーム２１６の強度又は分布を変調するために、第１の複数の開孔５０６の任意の数、形状、配向、間隔、又は配置が利用されうる。

［００５８］本体５０２の第２の領域５０８は、第２の複数の開孔５１０を含む。第２の領域５０８は、本体５０２の約３分の１を占めるように示されているが、第２の領域５０８は、本体５０２のより大きい部分又はより小さい部分を含みうることが企図される。第２の複数の開孔５１０は、第２の複数の開孔５１０の隣接する開口の間にほぼ均等に分布する実質的に長円形状として図示されている。しかしながら、第２の複数の開孔５１０を通過するイオンビーム２１６の強度又は分布を変調するために、第２の複数の開孔５１０の任意の数、形状、配向、間隔、又は配置が利用されうる。

［００５９］本体５０２の第３の領域５１２は、第３の複数の開孔５１４を含む。第３の領域５１２は、本体５０２の約３分の１を占めるように示されているが、第３の領域５１２は、本体５０２のより大きい部分又はより小さい部分を含みうることが企図される。第３の複数の開孔５１４は、第３の複数の開孔５１４の隣接する開孔の間にほぼ均等に分布する実質的に円形として図示されている。しかしながら、第３の複数の開孔５１４を通過するイオンビーム２１６の強度又は分布を変調するために、第３の複数の開孔５１４の任意の数、形状、配向、間隔、又は配置が利用されうる。

［００６０］１つの例では、第１の複数の開孔５０６は、第２の複数の開孔５１０及び／又は第３の複数の開孔５１４のいずれかの面積よりも大きい、第１の領域５０４内の本体５０２の面積を占める。言い換えれば、本体５０２の第１の領域５０４を通過するイオンビーム２１６は、第２の領域５０８及び／又は第３の領域５１２と比較して、より妨害されない。したがって、第１の領域５０４を通過するイオンビーム２１６は、より多くの量及び強度のイオンで基板２１０の第１の領域に接触しうる。第２の領域５０８及び第３の領域５１２は、それぞれ、異なる配置、間隔、及び形状の開孔５１０、５１４を有し、第２及び第３の領域において基板２１０に接触するイオンの量及び強度が、それぞれ、第１の領域５０４によって変調されたイオンの量及び強度と異なるように、貫通するイオンビーム２１６を変調する。

［００６１］１つの例では、第１の領域における基板２１０上の角度付けされたエッチングプロファイルが、第１の複数の開孔５０６を通過するイオンビーム２１６によって生成され、第２の領域における基板２１０上の角度付けされたエッチングプロファイルが、第２の複数の開孔５１０を通過するイオンビーム２１６によって生成され、第３の領域における基板２１０上の角度付けされたエッチングプロファイルが、第３の複数の開孔５１４を通過するイオンビーム２１６によって生成される。基板上に形成されたフィン又は格子の異なるエッチングプロファイルは、フィルタプレート５００の領域５１４、５１８、５１８によって生成される。フィルタプレート５００内に組み込まれた種々の開孔設計、形状、間隔、密度などを利用して、イオンビーム２１６の特性を変調し、よって、単一のイオンビームチャンバ２０２及び／又はイオンビーム源２０４を利用しつつ、基板上で異なる角度付けされたエッチングプロファイルを可能にしうることが企図される。

［００６２］図５Ｂは、本開示の実施形態による、フィルタプレート５００が連結された、図４Ｃのセグメント化されたイオン源２３０の概略側面図を示す。フィルタプレート５００は、セグメント化されたイオン源２３０の第１の表面４４８に連結される。フィルタプレート５００は、ボルト、ねじなどの機械的締結装置によって第１の表面４４８に連結されてもよく、又は第１の表面４４８及びフィルタプレート５００が一体構造であるように第１の表面４４８に一体化されてもよい。１つの実施形態では、フィルタプレート５００は、第２の壁４４６によって画定されるデータム面に対してある角度で配置される。電極アセンブリ３００は、第１の表面４４８に隣接してハウジング４４２内に配置される。開口部４６０に進入するイオンビーム２１６は、電極アセンブリ３００によって変調され、湾曲され、又は角度付けされ、角度付けされたイオンビーム２１６は、開口部４５８を通過し、イオンビーム２１６は、フィルタプレート５００によって強度及び／又は分布が変調される。フィルタプレート５００によって変調されたイオンビーム２１６は、イオンビーム２１６がフィルタプレート５００のどの領域５０４、５０８、５１２を通過するかに応じて、基板２１０を異なるようにエッチングする複数の異なる特性を有すると考えられる。フィルタプレート５００によって可能になる、そのような異なるエッチングプロファイル及び特性は、異なる深さ又は他の特性を有する基板２１０上のフィン又は格子をエッチングするために利用されうる。

［００６３］図４Ｃのセグメント化されたイオン源２３０は、フィルタプレート５００と共に示されているが、フィルタプレート５００は、有利には、図４Ａ及び図４Ｂのセグメント化されたイオン源２３０と組み合わせて利用されうることが企図される。例えば、フィルタプレート５００は、図４Ａのセグメント化されたイオン源２３０の第１の表面４０８に連結されてもよく、又はフィルタプレート５００は、図４Ｂのセグメント化されたイオン源２３０の第１の表面４２８に連結されてもよい。セグメント化されたイオン源２３０の構成に応じて、フィルタプレート５００及び電極アセンブリ３００は、図示されているものとは異なる様々な配向で配置されうる。例えば、電極アセンブリ３００及びフィルタプレート５００は、それぞれ、図４Ｂ及び図４Ｃのセグメント化されたイオン源２３０の第３の表面４３２、４５２の反対側で利用されうる。

［００６４］図６は、開示の実施形態による、電子ビームエッチングシステム６００の概略断面図を示す。電子ビームエッチングシステム６００の１つの例は、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズ社から入手可能なＳＹＭ３（登録商標）装置であり、これは、本開示の種々の態様に従って修正されてもよい。他の製造業者からの他の適切な装置もまた、本明細書に記載の実施形態から利益を得ることができると企図される。

［００６５］システム６００は、処理空間６４０を取り囲むか、そうでなければ処理空間６４０を画定するチャンバ本体６０２を含む。チャンバ本体６０２は、ステンレス鋼、アルミニウム、又は合金及びこれらの組み合わせなどの適切な材料から製造されてうる。第１のライナ６３６は、チャンバ本体６０２に隣接して配置され、チャンバ本体６０２を処理空間６４０の処理環境から保護する。１つの例では、第１のライナ６３６は、セラミック材料又は他の適切な材料（例えば、ケイ素含有材料、炭素含有材料、炭化ケイ素材料、又は酸化ケイ素含有材料）といったプロセス不活性材料又は耐性材料から製造されうる。

［００６６］チャンバ本体６０２に隣接して第２のライナ６３８もまた配置され、第２のライナ６３８は、処理空間６４０を実質的に取り囲むように位置付けられる。１つの実施形態では、第２ライナ６３８は、石英又はセラミック材料のような誘電体材料から製造される。別の実施形態では、第２のライン６３８は、第１のライナ６３６を製造するために利用されるものに類似の材料から製造される。ライナ６３６、６３８はまた、ライナ６３６、６３８を製造するために利用されるものに類似した様々な材料でコーティングされてもよく、加えて、酸化アルミニウム材料、酸化イットリウム材料、又はジルコニウム材料などの材料でコーティングされてもよい。特定の実施形態では、第１のライナ６３６及び第２のライナ６３８の一方又は両方はオプションである。そのような実施形態では、チャンバ本体６０２は、ライナなしで機能するように製造及び構成されうる。

［００６７］排気口６４８が、第２ライナ６３６及びチャンバ本体６０２を通って形成される。排気口６４８は、処理空間６４０内に配置されたペデスタル６０４の下の位置として、第２ライナ６３６及びチャンバ本体６０２を通って形成される。ポンプ６５０は、排気口６４８、及びペデスタル６０４を囲むポンプポート６４６を介して、処理空間６４０と流体連結する。ポンプ６５０は、処理空間６４０からの材料の排出を可能にする。リッド６１６は、ペデスタル６０４に対向してチャンバ本体６０２に連結されるか、別の方法で一体化される。

［００６８］ペデスタル６０４は、その内部に配置された電極６０６を含む。１つの実施形態では、電極６０６は、基板６１４の処理中に基板６１４を固定するための静電チャックなどのチャッキング装置である。電気導管といった導管６１０は、電極６０６と電源６１２との間に連結される。電源６１２からの電力は、電極６０６をバイアスして、基板６１４を電極６０６にチャックするか、又は基板６１４上の電子の衝撃に影響を与えるために、利用されうる。電極６０６及び導管６１０は、電極６０６及び導管６１０をペデスタル６０４から電気的に絶縁するために、誘電体材料などの絶縁材料６０８によって囲まれる。

［００６９］アクチュエータ６４４は、ペデスタル６０４に連結され、処理空間６４０内でペデスタル６０４を上昇及び下降させるように構成される。また、アクチュエータ６４４は、ペデスタルを垂直軸の周りで回転させてもよい。ベローズアセンブリ６４２が、チャンバ本体６０２を通って延びるペデスタル６０４の一部の周囲に配置され、ベローズアセンブリ６４２は、処理空間６４０のプロセス環境を維持しつつ、ペデスタル６０４の垂直移動が可能になるように動作可能である。例えば、ベローズアセンブリ６４２は、ペデスタル６０４が上昇又は下降する間、処理空間６４０内の準大気圧のプロセス環境を維持するように動作可能でありうる。

［００７０］第１のガス源６３０は、第１の導管６２８を介してチャンバ本体６０２を通って延びる処理空間６４０と流体連結する。１つの実施形態では、第１のガス源６３０は、アルゴン又はヘリウムなどの不活性ガスを処理空間６４０に供給する不活性ガス源である。第２のガス源６３４は、第２の導管６３２を介してチャンバ本体６０２を通って延びる処理空間６４０と流体連結している。１つの実施形態では、第２のガス源６３４は、塩素含有ガス、フッ素含有ガス、臭素含有ガス、酸素含有ガスなどのプロセスガスを処理空間６４０に供給するプロセスガス源である。

［００７１］代替的な実施形態では、第１のガス源６３０及び第２のガス源６３４は、電極６１８を介して処理空間６４０と流体連結しうる。この実施形態では、導管６２８、６３２は、それぞれ、電極６１８を介してガス源６３０、６３４と処理空間６４０との間に連結される。例えば、導管６２８、６３２は、電極６１８を通って延び、又は第２の電極６１８は、ガス供給シャワーヘッドとして機能する複数の開孔を含みうる。開孔は、ガス源６３０、６３４から処理空間６４０内へのガスの流れパッチを提供するために、角度付けされた表面６２１上に配置されうる。

［００７２］電極６１８は、リッド６１６に連結され、電極６１８は、電極６０６に対向して配向される。電極６１８は、複数の角度付けされた表面６２１を含むセグメント化された表面６２０を含む。１つの実施形態では、基板６１４は、実質的に水平な配向で、ペデスタル６０４の電極６０６上に配置される。このような実施形態では、角度付けされた表面６２１は、基板６１４又は電極６０６の主軸（水平な）のいずれかに対して角度付けされ、かつ平行でない配向で、配向される。図示された実施形態では、セグメント化された表面６２０の角度付けされた表面６２１は、電極６１８にわたって実質的に均一である。あるいは、セグメント化された表面６２０の角度付けされた表面６２１は、均一でなくてもいい。例えば、角度付けされた表面６２１は、異なる角度を有し、又は均一ではないように位置付けられ、間隔を空け、若しくは別の方法で配向され、均一でない格子を有する導波器の製造を可能にしうる。

［００７３］電気導管などの導管６２４は、電極６１８と電源６２６との間に連結される。電極６１８及び導管６２４は、電極６１８及び導管６２４をリッド６１６から電気的に絶縁するために、誘電体材料などの絶縁材料６２２によって取り囲まれる。

［００７４］動作中に、処理空間６４０内で、種々のバルク及び表面プロセスによって（例えば、容量結合によって）、プラズマが生成される。この実施形態では、電源６２６は、高周波（ＲＦ）電源である。電源６２６は、所望の電子ビーム特性に応じて、約１３．５６ＭＨｚ又は約２ＭＨｚの周波数を有するＲＦ電力を生成するように動作可能である。例えば、ＲＦ電力は、一定の方式又はパルス方式で電極６１８に印加され、電極６０６は、電極６１８に対してバイアスがかけられる。別の例では、ＲＦ電力が電極６１８に印加され、電極６０６はバイアスがかけられないままである。容量結合プラズマによって生成されたイオンは、プラズマから生成されたイオンによる電極６１８の衝撃を促す電場によって影響されると考えられる。ホローカソード配置、直流電極バイアス、又は電子ビームプラズマ生成プロセスのような他のプラズマ生成プロセスが、本明細書に記載される実施形態に従って利用されてもよい。

［００７５］電極６１８のイオン衝撃エネルギー及び処理空間６４０内に形成されるプラズマの密度は、少なくとも部分的には、電源６２６（例えば、ＲＦ電源）によって制御される。電極６１８のイオン衝撃は、電極６１８を加熱し、電極６１８に二次電子を放出させると考えられる。１つの実施形態では、電極６１８は、ケイ素、炭素、炭化ケイ素材料、又は酸化ケイ素材料などの、高い二次電子放出係数を有するプロセス適合性材料から製造される。電極６１８はまた、酸化アルミニウム、酸化イットリウム、又は酸化ジルコニウムなどの金属酸化物材料から製造されてもよい。

［００７６］負電荷を有するエネルギーに満ちた二次電子は、角度付けされた表面６２１によって影響される角度でセグメント化された表面６２０から放出され、電極６１８のバイアスのため電極６１８から離れるように加速される。この例では、電極６１８は、負にバイアスがかけられうる。セグメント化された表面６２０の角度付けされた表面６２１は、電極６０６によって画定された水平なデータム面に対して、約１°と約７５°との間の角度で配向される。よって、電子ビーム６６０は、電極６０６及び基板６１４に対して直角でない角度で電極６１８から加速される。

［００７７］電極６１８のセグメント化された表面６２０からのエネルギーに満ちた電子の束は、電子ビームである。電子ビーム６６０のビームエネルギーは、電極６１８のイオン衝撃エネルギーとほぼ等しい。１つの実施形態では、プラズマ電位は、電極６１８の電位よりも大きく、電子ビーム６６０の二次電子が処理空間６４０内に形成されたプラズマを横切る際に、電極６１８から放出されるエネルギーに満ちた二次電子が、プラズマのシース電圧によって更に加速される。

［００７８］セグメント化された表面６２０のエネルギーに満ちたイオン衝撃のため電極６１８から放出された二次電子束からなる、電子ビーム６６０の少なくとも一部は、処理空間６４０を伝搬し、基板６１４に接触して、基板６１４をエッチングする。１つの実施形態では、電子ビーム６６０は、容量的に生成されたプラズマに加えて、基板６１４の表面に吸着し、基板６１４の表面上に化学反応層を形成しうる化学反応ラジカル及びイオンを生成する。

［００７９］図７Ａは、本開示の１つの実施形態による、第１の位置において基板２１０上で実行される角度付けされたエッチングプロセスを示す。基板２１０は、その上に配置された格子材料２１２を有し、パターニングされたハードマスク２１３は、格子材料２１２の表面７０２上に配置される。図示された実施形態では、基板２１０は、図２－図５Ｂのイオンビームシステム２００に関して説明したセグメント化されたイオン源などのセグメント化されたイオン源２３０から第１の距離７１０に位置付けられる。別の実施形態では、基板２１０は、電子ビームを生成し、格子材料２１２をエッチングするために、電極６１８のセグメント化された表面６２０を利用して、システム６００によって処理されうる。

［００８０］イオンビーム２１６（又は電子ビーム６６０）は、基板２１０の主軸に対して直角でない角度で、基板２１０に向かって方向付けられる。パターニングされたレジスト２１３は、イオンビーム２１６又は電子ビーム６６０によってエッチングされる格子材料２１２の表面７０２において特定の領域を露出する。その結果、格子材料２１２に凹部７０４及びフィン７０６が形成される。２つのフィン７０６と３つの凹部７０４のみが図示されているが、格子材料２１２全体又はその所望の部分をエッチングして、導波器が製造されるための所望の格子設計に応じて、凹部７０４及びフィン７０６を形成してもよい。フィン７０６及び凹部７０４は、集合的に、格子を含む。

［００８１］図７Ｂは、本開示の実施形態による、第２の位置における角度付けされたエッチングプロセスの間の、図７Ａの基板２１０を示す。第２の位置は、セグメント化されたイオン源２３０（又は電極６１８のセグメント化された表面６２０）から第２の距離７２０に基板２１０を位置決めする。１つの実施形態では、第２の距離７２０は、第１の距離７１０よりも小さい。別の実施形態では、第２の距離７２０は、第１の距離７１０よりも大きい。基板２１０は、利用される装置２００、６００に応じて、プラテン２０６又はペデスタル６０４によって、第１の距離７１０から第２の距離７２０まで上昇されうる。距離を変化させることによって、エッチング特性及びビーム露光特性が変化し、それによって格子材料２１２の異なるエッチングプロファイルが生じる。例えば、特定の凹部７０４は、表面７０２から格子材料２１２内により深く延びる一方で、他の凹部は、より浅い。したがって、フィン７０６は、異なる大きさを有し、導波器を伝搬する光を変調しうる。

［００８２］図８は、本開示の実施形態による、角度付けされたイオンビームで導波器をエッチングするための方法８００の工程を示す。工程８０２では、導波器（又は導波器に製造される基板２１６などの基板）がプラテン上に位置付けられる。１つの例では、導波器はプラテン２０６上に位置付けられる。工程８０４では、プラテンは、角度付けされたイオンビーム源から第１の距離に位置付けられる。例えば、プラテン２０６は、セグメント化されたイオン源２３０からの第１の距離７１０に位置付けられる。

［００８３］工程８０６では、イオンが、角度付けされたイオンビーム源から導波器に向かって投射され、第１の深さを有するフィンを形成する。工程８０８では、プラテンは、角度付けされたイオンビーム源から第２の距離に位置付けられる。第２の距離は第１の距離とは異なる。１つの例では、プラテン２０６は、セグメント化されたイオン源２３０から第２の距離７２０に位置付けられる。工程８１０では、イオンが、角度付けされたイオンビーム源から導波器に向かって投射され、第１の深さとは異なる第２の深さを有するフィンを形成する。フィン７０６の深さは、フィン７０６が格子材料２１２内に延びる距離に関係し、また凹部７０４の深さにも相関する。１つの実施形態では、第２の深さは、第１の深さよりも大きい。別の実施形態では、第２の深さは、第１の深さよりも小さい。

［００８４］図９は、本開示の実施形態による、角度付けされた電子ビームで導波器をエッチングするための方法９００の工程を示す。工程９０２では、導波器（又は導波器に製造される基板２１６などの基板）がプラテン上に位置付けられる。１つの例では、導波器は、ペデスタル６０４上に位置付けられる。工程９０４では、プラテンは、角度付けされた電子ビーム源から第１の距離に位置付けられる。例えば、ペデスタル６０４は、電極６１８のセグメント化された表面６２０からの第１の距離７１０に位置付けられる。

［００８５］工程９０６では、電子が、角度付けされた電子ビーム源から導波器に向かって投射され、第１の深さを有するフィンを形成する。工程９０８において、プラテンは、角度付けされた電子ビーム源から第２の距離に位置付けられる。第２の距離は第１の距離とは異なる。１つの例では、ペデスタル６０４は、電極６１８のセグメント化された表面６２０から第２の距離７２０に位置付けられる。工程９１０では、電子は、角度付けされた電子ビーム源から導波器に向かって投射され、第１の深さとは異なる第２の深さを有するフィンを形成する。フィン７０６の深さは、フィン７０６が格子材料２１２内に延びる距離に関係し、また凹部７０４の深さにも相関する。１つの実施形態では、第２の深さは、第１の深さよりも大きい。別の実施形態では、第２の深さは、第１の深さよりも小さい。

［００８６］方法８００、９００はそれぞれ、イオンビーム及び電子ビームを利用する導波器製造を可能にする。方法８００、９００は、単一のエッチングサイクル又は複数のエッチングサイクルを利用しうると考えられる。１つの例において、４５°角度付けされたエッチングプロセスは、約３００秒／回の持続時間で約１４回実行されうる。この例では、約２４０ｎｍの深い凹部が、約３ｎｍ／分のエッチング速度で形成された。別の例では、６０°角度付けされたエッチングプロセスは、約３００秒／回の持続時間で約１８回実行されうる。この例では、約１９０ｎｍの深い凹部が、約１．８ｎｍ／分のエッチング速度で形成された。しかしながら、本明細書に記載の装置及び方法は、イオン又は電子ビームエッチングプロセスのプロセス変数及び所望のエッチング角度に応じて、約５０ｎｍ／分までのエッチング速度を可能にしうると考えられる。

［００８７］方法８００、９００は、基板の特定領域が他の領域に対して優先的にエッチングされるときに、実質的に基板表面全体にわたるブランケット基板エッチング、又はより局所化されたエッチングプロセスに利用されうる。セグメント化されたイオン源２３０及び電極６１８のセグメント化された表面６２０は、それぞれ、イオンビーム及び電子ビームによる角度付けされたエッチング効率の向上を可能にする。また、複数のフィンの高さ及び凹部又はトレンチの深さを有する格子、又は異なる角度の格子を具現化する導波器のエッチングプロファイルをより効率的に変更するために、電極６１８のセグメント化されたイオン源２３０及びセグメント化された表面６２０はそれぞれのシステム２００、６００から交換されうると考えられる。

［００８８］上記は本開示の実施形態を対象としているが、本開示の他の実施形態及び更なる実施形態が、その基本的な範囲から逸脱せずに考案されてもよく、その範囲は以下の特許請求の範囲によって決定される。

Claims

電子ビームエッチング装置であって、
処理空間を画定するチャンバ本体と、
前記処理空間内に配置されたペデスタルと、
前記ペデスタルに連結された第１の電極と、
前記チャンバ本体に連結されたリッドと、
前記リッドに連結された第２の電極であって、前記第１の電極によって画定されたデータム面に対して直角でない配向に配置された複数の角度付けされた表面を含むセグメント化された表面を含む第２の電極と
を備える、電子ビームエッチング装置。
前記セグメント化された表面の前記複数の角度付けされた表面が、前記第２の電極にわたって実質的に均一である、請求項１に記載の装置。
前記角度付けされた表面が、前記第１の電極によって画定された前記データム面に対して１°と７５°との間の角度で配置される、請求項２に記載の装置。
前記セグメント化された表面の前記複数の角度付けされた表面は、角度、位置、間隔、又は配向のうちの少なくとも１つが異なる、請求項１に記載の装置。
前記角度付けされた表面が、前記第１の電極によって画定された前記データム面に対して、１°と７５°との間の１つ又は複数の角度で配置される、請求項４に記載の装置。
前記ペデスタルが、前記処理空間内で前記ペデスタルを上昇及び下降させるように構成されたアクチュエータに連結される、請求項１に記載の装置。
前記アクチュエータが、垂直軸を中心に前記ペデスタルを回転させるように動作可能である、請求項６に記載の装置。
前記第１の電極が、絶縁材料によって前記ペデスタルから電気的に絶縁されている、請求項１に記載の装置。
前記第２の電極が、絶縁材料によって前記リッドから電気的に絶縁されている、請求項１に記載の装置。
前記第２の電極に連結されたＲＦ電源
を更に備える、請求項１に記載の装置。
電子ビームエッチング装置であって、
処理空間を画定するチャンバ本体と、
前記処理空間内に配置されたペデスタルと、
前記ペデスタルに連結された第１の電極と、
前記チャンバ本体に連結されたリッドと、
前記リッドに連結された第２の電極であって、高い二次電子放出係数材料から製造され、かつ前記第１の電極によって画定されたデータム面に対して直角でない配向に配置された複数の角度付けされた表面を含むセグメント化された表面を含む第２の電極と
を備える、電子ビームエッチング装置。
前記セグメント化された表面の前記複数の角度付けされた表面が、前記第２の電極にわたって実質的に均一である、請求項１１に記載の装置。
前記角度付けされた表面が、前記第１の電極によって画定された前記データム面に対して１°と７５°との間の角度で配置される、請求項１２に記載の装置。
前記セグメント化された表面の前記複数の角度付けされた表面は、角度、位置、間隔、又は配向のうちの少なくとも１つが異なる、請求項１１に記載の装置。
電子ビームエッチング装置であって、
処理空間を画定するチャンバ本体と、
前記処理空間内に配置されたペデスタルと、
前記ペデスタルに連結されたアクチュエータであって、前記処理空間内で前記ペデスタルを上昇及び下降させるように作動可能なアクチュエータと、
前記ペデスタル内に配置された静電チャック電極と、
前記チャンバ本体に連結されたリッドと、
前記リッドに連結された電極であって、第１の電極によって画定されたデータム面に対して直角でない配向に配置された複数の角度付けされた表面を含むセグメント化された表面を含む電極と、
前記電極に連結されたＲＦ電源であって、前記処理空間内にプラズマを生成するように動作可能であるＲＦ電源と
を備える、電子ビームエッチング装置。