JP2022535578A - フラット光学装置製造用のフォトレジストローディングソリューション - Google Patents
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Abstract
本開示の実施形態は、光学装置を製造する方法に関する。該方法の一実施形態は、基板の表面に構造材料層を配置すること、及び構造材料層の上にパターン化されたフォトレジストを配置することを含む。パターン化されたフォトレジストは、少なくとも１つの装置部分と少なくとも１つの補助部分とを有する。各装置部分及び各補助部分は、構造材料層のマスキングされていない部分を露出する。各装置部分及び各補助部分に対応する構造材料層のマスキングされていない部分がエッチングされる。マスキングされていない部分をエッチングすると、少なくとも１つの装置部分のマスキングされていない部分に対応する装置構造を有する少なくとも１つの光学装置と、少なくとも１つの補助部分のマスキングされていない部分に対応する補助構造を有する少なくとも１つの補助領域とが形成される。【選択図】図２Ｃ
Description
本開示の実施形態は、概して、光学装置に関する。より詳細には、本明細書に記載される実施形態は、１つ以上の光学装置の製造を提供する。
光学装置を使用して、光の伝播を操作することができる。光学装置の一例は、フラット光学装置である。可視及び近赤外スペクトルでのフラット光学装置は、その上に配置されたナノ構造などの構造を有する透明な基板を必要としうる。しかしながら、透明な基板を処理して光学装置を形成することは、新しい技術として複雑であり、困難である。例えば、光学装置が基板の表面によってのみ取り囲まれるように、構造材料の大きい領域を、隣接する光学装置間の領域、及び光学装置と基板の周囲との間の領域でエッチング除去することができる。光学装置を基板の表面によってのみ取り囲むと、結果的にエッチングプロセスの終点を決定することができなくなり、構造の望ましくない限界寸法をもたらす可能性がある。
したがって、光学装置を製造する改善された方法が、当技術分野で必要とされている。
一実施形態では、方法が提供される。該方法は、基板の表面に構造材料層を配置すること、及び構造材料層の上にパターン化されたフォトレジストを配置することを含む。パターン化されたフォトレジストは、少なくとも１つの装置部分と少なくとも１つの補助部分とを有する。各装置部分及び各補助部分は、構造材料層のマスキングされていない部分を露出する。各装置部分及び各補助部分に対応する構造材料層のマスキングされていない部分がエッチングされる。マスキングされていない部分をエッチングすると、少なくとも１つの装置部分のマスキングされていない部分に対応する装置構造を有する少なくとも１つの光学装置と、少なくとも１つの補助部分のマスキングされていない部分に対応する補助構造を有する少なくとも１つの補助領域とが形成される。
別の実施形態では、方法が提供される。該方法は、基板の表面に構造材料層を配置すること、及び構造材料層の上にパターン化されたフォトレジストを配置することを含む。パターン化されたフォトレジストは、構造材料層のマスキングされていない装置部分を露出する少なくとも１つの装置部分、基板の少なくとも１つの補助領域をマスキングする少なくとも１つの補助部分、形成される中間領域と基板の周囲とによって画定される補助領域、及び各装置部分と各補助部分との間の構造材料層のマスキングされていない中間部分を露出する少なくとも１つの中間部分を有する。各装置部分及び各中間部分に対応する構造材料層のマスキングされていない装置部分及びマスキングされていない中間部分がエッチングされる。マスキングされていない装置部分及びマスキングされていない中間部分をエッチングすると、少なくとも１つの装置部分のマスキングされていない部分に対応する装置構造を有する少なくとも１つの光学装置と、基板の表面を露出する各光学装置と各補助領域との間の少なくとも１つの中間領域とが形成される。補助領域は各補助部分によってマスキングされる。
さらに別の実施形態では、方法が提供される。該方法は、基板の表面に構造材料層を配置すること、及び構造材料層の上にパターン化されたフォトレジストを配置することを含む。パターン化されたフォトレジストは、構造材料層のマスキングされていない装置部分を露出する少なくとも１つの装置部分と、基板の少なくとも１つの補助領域をマスキングする少なくとも１つの補助部分とを有する。補助領域は、形成される中間領域と基板の周囲とによって画定され、少なくとも１つの中間部分は、各装置部分と各補助部分との間にある構造材料層のマスキングされていない中間部分を露出する。各装置部分と各補助部分との間の非マスキング距離は、変化する。各装置部分及び各中間部分に対応する、構造材料層のマスキングされていない装置部分及びマスキングされていない中間部分が、エッチングされる。マスキングされていない装置部分及びマスキングされていない中間部分をエッチングすると、少なくとも１つの装置部分のマスキングされていない部分に対応する装置構造を有する少なくとも１つの光学装置と、基板の表面を露出する各光学装置と各補助領域との間の少なくとも１つの中間領域とが形成される。補助領域は各補助部分によってマスキングされ、各中間領域と各補助部分との間の露出距離は変化する。
本開示の上記特徴部を詳細に理解することができるように、その一部が添付の図面に示されている実施形態を参照することにより、上に簡単に要約されている本開示のより詳細な説明を得ることができる。しかしながら、添付の図面は、本開示の典型的な実施形態のみを示しているのであり、したがって、本開示は他の同等に有効な実施形態も許容しうることから、その範囲を限定すると見なされるべきではないことに留意されたい。
本開示の実施形態は、光学装置を製造する方法に関する。該方法の一実施形態は、基板の表面に構造材料層を配置すること、及び構造材料層の上にパターン化されたフォトレジストを配置することを含む。パターン化されたフォトレジストは、少なくとも１つの装置部分と少なくとも１つの補助部分とを有する。各装置部分及び各補助部分は、構造材料層のマスキングされていない部分を露出する。各装置部分及び各補助部分に対応する構造材料層のマスキングされていない部分がエッチングされる。マスキングされていない部分をエッチングすると、少なくとも１つの装置部分のマスキングされていない部分に対応する装置構造を有する少なくとも１つの光学装置と、少なくとも１つの補助部分のマスキングされていない部分に対応する補助構造を有する少なくとも１つの補助領域とが形成される。
図１は、１つ以上の光学装置２００、３００を製造する方法１００の動作を示すフロー図である。図２Ａ－２Ｃは、本明細書に記載される他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態による光学装置２００を製造する方法１００中の基板２０１の概略的な上面図であり、図２Ｄ－２Ｆは、基板２０１の概略的な断面図である。図３Ａ－３Ｃは、本明細書に記載され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による光学装置３００を製造する方法１００中の基板２０１の概略的な上面図であり、図３Ｄ～３Ｆは、基板２０１の概略的な断面図である。
動作１０１では、図２Ａ及び２Ｄ並びに図３Ａ及び３Ｄに示されるように、フォトレジスト材料が構造材料層２０２の上に配置される。構造材料層２０２は、基板２０１の表面２０３の上に配置される。フォトレジスト材料は現像されて、パターン化されたフォトレジスト２０６、３０６を形成する。フォトレジスト材料は、スピンオンコーティングプロセスを使用して構造材料層２０２上に配置することができる。パターン化されたフォトレジスト２０６、３０６は、感光性ポリマー含有材料を含みうるが、これに限定されない。フォトレジスト材料を現像することは、フォトリソグラフィ及びデジタルリソグラフィなどのリソグラフィプロセスを実行することを含みうる。
基板２０１はまた、約１００から約３０００ナノメートルの１つ以上の波長など、所望の波長又は波長範囲の適量の光を透過するように選択することができる。限定はしないが、幾つかの実施形態では、基板２０１は、該基板２０１が光スペクトルのＩＲからＵＶ領域の約５０％以上、６０％以上、７０％以上、８０％以上、９０％以上、９５％以上、９９％以上を透過するように構成される。基板２０１は、該基板２０１が、所望の波長又は波長範囲の光を適切に透過することができ、光学装置の適切な支持体として機能可能であることを条件として、任意の適切な材料から形成することができる。本明細書に記載される他の実施形態と組み合わせることができる幾つかの実施形態では、基板２０１の材料は、構造材料層２０２の屈折率と比較して比較的低い屈折率を有する。基板の選択は、アモルファス誘電体、非アモルファス誘電体、結晶性誘電体、酸化ケイ素、ポリマー、及びそれらの組合せを含むがこれらに限定されない任意の適切な材料の基板を含みうる。本明細書に記載される他の実施形態と組み合わせることができる幾つかの実施形態では、基板２０１は透明な材料を含む。本明細書に記載される他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、基板２０１は透明であり、吸収係数は０．００１より小さい。適切な例には、酸化物、硫化物、リン化物、テルル化物、又はそれらの組合せが含まれうる。一例では、基板２０１は、ケイ素（Ｓｉ）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、サファイヤ、及び高屈折率の透明材料含有材料を含む。
構造材料層２０２は、液体材料注入鋳造プロセス、スピンオンコーティングプロセス、液体噴霧コーティングプロセス、乾燥粉末コーティングプロセス、スクリーン印刷プロセス、ドクターブレードプロセス、物理的気相堆積（ＰＶＤ）プロセス、化学気相堆積（ＣＶＤ）プロセス、プラズマ（ＰＥＣＶＤ）プロセス、流動性ＣＶＤ（ＦＣＶＤ）プロセス、原子層堆積（ＡＬＤ）プロセス、蒸発プロセス、又はスパッタリングプロセスを使用して、基板２０１の表面２０３の上に配置することができる。本明細書に記載される他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、構造材料層２０２は、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、二酸化スズ（ＳｎＯ２）、アルミニウムをドープされた酸化亜鉛（ＡＺＯ）、フッ素をドープされた酸化スズ（ＦＴＯ）、スズ酸カドミウム（酸化スズ）（ＣＴＯ）、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）、及びスズ酸亜鉛（酸化スズ）（ＳｎＺｎＯ３）含有材料に限定されない、金属含有誘電体材料を含む。本明細書に記載され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、構造材料は、誘電体材料などの非導電性非結晶性材料を含む。誘電体材料は、アモルファス誘電体、非アモルファス誘電体、及び結晶性誘電体を含みうる。誘電体材料の例には、Ｓｉ含有材料、例えば、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、及びアモルファスシリコン（ａ－Ｓｉ）が含まれるが、これらに限定されない。
本明細書に記載される他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、動作１０１では、パターン化されたフォトレジスト２０６、３０６は、構造材料層２０２の上に配置された、ハードマスク又はエッチング停止層などの１つ以上のエッチング層２０４の上に配置される。ハードマスクは、液体材料注入鋳造プロセス、スピンオンコーティングプロセス、液体噴霧コーティングプロセス、乾燥粉末コーティングプロセス、スクリーン印刷プロセス、ドクターブレードプロセス、ＰＶＤプロセス、ＣＶＤプロセス、ＰＥＣＶＤプロセス、ＦＣＶＤプロセス、ＡＬＤプロセス、蒸発プロセス、又はスパッタリングプロセスを使用して、構造材料層２０２の上に配置することができる。一実施形態では、ハードマスクは、１つ以上の光学装置２００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。別の実施形態では、ハードマスクは透明なハードマスクである。ハードマスクの例には、クロム（Ｃｒ）、銀（Ａｇ）、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＯ２、ＴｉＮ、及び炭素（Ｃ）含有材料が含まれるが、これらに限定されない。
本明細書に記載される他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、パターン化されたフォトレジスト２０６、３０６は、少なくとも１つの装置部分２０８、３０８と、少なくとも１つの補助部分２１２、３１２とを含む。本明細書に記載され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、パターン化されたフォトレジスト２０６、３０６は、少なくとも１つの装置部分２０８、３０８、少なくとも１つの中間部分２１０、３１０、及び少なくとも１つの補助部分２１２、３１２を含む。各中間部分２１０、３１０は、装置部分２０８、３０８と補助部分２１２、３１２との間にある。少なくとも１つの装置部分２０８、３０８、少なくとも１つの中間部分２１０、３１０、及び少なくとも１つの補助部分２１２、３１２の各々は、構造材料層２０２のマスキングされていない部分２０５、３０５を露出する。図２Ｃ及び２Ｆ並びに図３Ｃ及び３Ｆに示されるように、各装置部分２０８、３０８は、基板２０１の表面２０３に形成された又は基板２０１の表面２０３と一体化した装置構造２０７のアレイを有する、光学装置２００、３００のうちの１つに対応する。各中間部分２１０、３１０は、光学装置２００、３００と補助領域２１６、３１６との間の中間領域２１４、３１４に対応する。各補助部分２１２、３１２は、基板２０１の表面２０３に形成されるか、又は基板２０１の表面２０３と一体化した、本明細書に詳細に説明されるダミー構造としても知られる補助構造２０９、３０９のアレイを有する基板２０１の補助領域２１６、３１６に対応する。補助領域２１６、３１６は、各中間領域２１４、３１４と基板２０１の周囲とによって画定されるスペースによって画定される。
動作１０２では、図２Ｂ及び２Ｅ並びに図３Ｂ及び３Ｅに示されるように、構造材料層２０２のマスキングされていない部分２０５、３０５がエッチングされる。構造材料層２０２のマスキングされていない部分２０５、３０５をエッチングすることは、イオン注入、イオンエッチング、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）、指向性ＲＩＥ、プラズマエッチングのうちの少なくとも１つに限定されない、少なくとも１つの乾式エッチングプロセス、及び湿式エッチングを含む。マスキングされていない部分２０５、３０５をエッチングすると、光学装置２００、３００の装置構造２０７が形成され、中間領域２１４、３１４の基板２０１の表面２０３、及び補助領域２１６、３１６の補助構造２０９、３０９が露出する。本明細書に記載される他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、１つ以上のエッチング層２０４のマスキングされていない部分２１１は、構造材料層２０２のマスキングされていない部分２０５、３０５の前に、エッチングされる。本明細書に記載される他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、エッチング層２０４のうちの少なくとも１つは、構造材料層２０２より大きいエッチング選択性を有する。動作１０３では、図２Ｃ及び２Ｆ並びに図３Ｃ及び３Ｆに示されるように、パターン化されたフォトレジスト２０６、３０６が除去される。パターン化されたフォトレジスト２０６、３０６を除去することは、本明細書に記載されるリソグラフィプロセス又はエッチングプロセスを含みうる。１つ以上のエッチング層２０４をともなう実施形態では、１つ以上のエッチング層２０４が除去される。１つ以上のエッチング層２０４を除去することは、イオンエッチング、ＲＩＥ、又は選択的湿式化学エッチングを含みうる。
本明細書に記載される他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、装置構造２０７は、高さと幅など、同じ寸法を有しうる。本明細書に記載され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、装置構造２０７のうちの少なくとも１つは、装置構造２０７の追加の構造の寸法とは異なる少なくとも１つの寸法、例えば、高さ及び幅のうちの１つなどを有しうる。本明細書に記載される幾つかの実施形態では、装置構造２０７の各々の幅は、限界寸法２１３である。本明細書に記載される幾つかの実施形態では、補助構造２０９、３０９の各々の幅は、限界寸法２２１、３２１である。本明細書に記載される他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、装置構造２０７は、同じ屈折率を有しうる。本明細書に記載され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、装置構造２０７のうちの少なくとも１つは、装置構造２０７の追加の構造の屈折率とは異なる屈折率を有しうる。本明細書に記載される他の実施形態と組み合わせることができる幾つかの実施形態では、光学装置２００、３００は、ナノスケールの特徴部の形態をしたナノ構造である装置構造２０７を有するメタ表面である。一例では、ナノ構造は、約１０００ｎｍ未満、例えば、約５００ｎｍ未満、約２００ｎｍ未満、約１００ｎｍ未満、又はさらには約２０ｎｍ未満の限界寸法２１３、３１３を有する。
装置構造２０７は、隣接する装置構造２０７間の距離として画定される装置間隙２１８を有する。本明細書に記載される他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、装置構造２０７の各々の装置間隙２１８は、実質的に同じでありうる。本明細書に記載され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、装置構造２０７のうちの少なくとも１つは、少なくとも１つの異なる装置間隙２１８を有しうる。補助構造２０９、３０９は、隣接する補助構造３０７、３０９間の距離として画定される補助間隙２１９、３１９を有する。本明細書に記載される他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、補助構造２０９、３０９の各々の補助間隙２１９、３１９は、実質的に同じでありうる。本明細書に記載され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、補助構造２０９、３０９のうちの少なくとも１つは、少なくとも１つの異なる補助間隙２１９、３１９を有しうる。
方法１００は、基板２０１の上に、中間領域２１４によって補助領域２１６から分離された１つ以上の光学装置２００を形成する。光学装置２００は、装置構造２０７の限界寸法２１３と補助構造２０９の限界寸法２２１との間に関係を有する。実質的に同じである、装置間隙２１８及び補助間隙２１９を有する光学装置２００及び補助領域２１６の部分では、装置構造２０７の限界寸法２１３と補助構造２０９の限界寸法２２１とは実質的に同じである。実質的に等しい装置間隙２１８及び補助間隙２１９を有する部分の実質的に等しい限界寸法２１３及び限界寸法２２１は、構造材料層２０２のマスキングされていない部分２０５のエッチング中のローディング依存性の制御を提供する。ローディング依存性は、パターン化されたフォトレジスト２０６、３０６のローディング（loading）、すなわち、マスキングされていない部分２０５の露光面積と、構造材料層２０２のエッチング速度との関係を示す。
装置構造２０７の限界寸法２１３と補助構造２０９の限界寸法２２１とが実質的に等しいために、マスキングされていない部分２０５の幅２２３は、実質的に同じ装置間隙２１８と補助間隙２１９とを有する光学装置２００及び補助領域２１６の部分に対応する装置部分２０８及び補助部分２１２の両方について実質的に同じである。実質的に等しい幅２２３のマスキングされていない部分２０５を有する装置部分２０８及び補助部分２１２は、一定のローディングのパターン化されたフォトレジスト２０６を提供する。一定のローディングは、動作１０２のエッチング中の終点検出を提供し、約１０００ｎｍ未満、例えば、約５００ｎｍ未満、約２００ｎｍ未満、約１００ｎｍ未満、又はさらには約２０ｎｍ未満の装置構造２０７の限界寸法２１３を提供する。終点検出は、限界寸法２１３及び装置構造２０７の側壁プロファイルが維持されるように、装置構造２０７が形成されるとすぐに動作１０２のエッチングを終了する能力を提供する。パターン化されたフォトレジスト２０６、３０６の一定のローディングの結果として、限界寸法２１３は、装置構造２０７及び補助構造２０９について実質的に同じである。限界寸法２１３は、補助構造２０９が、ビームと基板及び光学装置２００との光学的相互作用を低減又は妨害するように制御される。
方法１００は、基板２０１の上に、中間領域３１４によって補助領域３１６から分離された１つ以上の光学装置３００を形成する。光学装置３００は、装置構造２０７の限界寸法２１３と補助構造３０９の限界寸法３２１との間に関係を有する。実質的に同じ装置間隙２１８と補助間隙３１９とを有する光学装置３００及び補助領域３１６の部分では、装置構造２０７の限界寸法２１３は、補助構造３０９の限界寸法３２１より小さい。補助構造３０９の限界寸法３２１より小さい装置構造２０７の限界寸法２１３は、実質的に一定のローディングのパターン化されたフォトレジスト３０６を提供する。実質的に一定のローディングは、動作１０２のエッチング中の終点検出を提供し、約１０００ｎｍ未満、例えば、約５００ｎｍ未満、約２００ｎｍ未満、約１００ｎｍ未満、又はさらには約２０ｎｍ未満の装置構造２０７の限界寸法２１３を提供する。パターン化されたフォトレジスト３０６の実質的に一定のローディングの結果として、装置構造２０７の限界寸法２１３は補助構造３０９の限界寸法３１５より小さく、装置構造２０７の側壁プロファイルが維持される。限界寸法３１５は、補助構造３０９が、ビームと基板及び光学装置３００との光学的相互作用を低減又は妨害するように制御される。
図４は、１つ以上の光学装置５００、６００を製造する方法４００の動作を示すフロー図である。図５Ａ－５Ｃは、本明細書に記載される他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態による光学装置５００を製造する方法４００中の基板２０１の概略的な上面図であり、図５Ｄ－５Ｆは基板２０１の概略的な断面図である。図６Ａ－６Ｃは、本明細書に記載され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による光学装置６００を製造する方法４００中の基板２０１の概略的な上面図であり、図６Ｄ－６Ｆは基板２０１の概略的な断面図である。
動作４０１では、図５Ａ及び５Ｄ並びに図６Ａ及び６Ｄに示されるように、フォトレジスト材料が構造材料層２０２の上に配置される。構造材料層２０２は、基板２０１の表面２０３の上に配置される。フォトレジスト材料は現像されて、パターン化されたフォトレジスト５０６、６０６を形成する。フォトレジスト材料は、スピンオンコーティングプロセスを使用して、構造材料層２０２上に配置することができる。フォトレジスト材料は、感光性ポリマー含有材料を含みうるが、これに限定されない。本明細書に記載される他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、動作４０１において、パターン化されたフォトレジスト５０６、６０６は、構造材料層２０２の上に配置された、ハードマスク又はエッチング停止層などの１つ以上のエッチング層２０４の上に配置される。フォトレジスト材料を現像することは、フォトリソグラフィ及びデジタルリソグラフィなどのリソグラフィプロセスを実行することを含みうる。
本明細書に記載される他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、パターン化されたフォトレジスト５０６、６０６は、少なくとも１つの装置部分５０８、６０８と、少なくとも１つの補助部分５１２、６１２とを含む。本明細書に記載され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、パターン化されたフォトレジスト５０６、６０６は、少なくとも１つの装置部分５０８、６０８、少なくとも１つの中間部分５１０、６１０、及び少なくとも１つの補助部分５１２、６１２を含む。各中間部分５１０、６１０は、装置部分５０８、６０８と補助部分５１２、６１２との間にある。少なくとも１つの装置部分５０８、６０８は、構造材料層２０２のマスキングされていない装置部分５０５を露出する。補助部分５１２、６１２は、構造材料層２０２をマスキングする、すなわち、構造材料層２０２を覆う。少なくとも１つの中間部分５１０、６１０は、装置部分５０８、６０８と補助部分５１２、６１２との間の構造材料層２０２のマスキングされていない中間部分５１１、６１１を露出する。マスキングされていない中間部分５１１、６１１の各々は、装置部分５０８、６０８から補助部分５１２、６１２までの非マスキング距離５１７、６１７を有する。本明細書に記載される他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、各装置部分５０８と各補助部分５１２との間の非マスキング距離５１７は、一定である。本明細書に記載され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、各装置部分６０８と各補助部分６１２との間の非マスキング距離６１７は、変化する。
動作４０２では、図５Ｂ及び５Ｅ並びに図６Ｂ及び６Ｅに示されるように、構造材料層２０２のマスキングされていない装置部分５０５及びマスキングされていない中間部分５１１、６１１がエッチングされる。構造材料層２０２のマスキングされていない装置部分５０５及びマスキングされていない中間部分５１１、６１１をエッチングすることは、イオン注入、イオンエッチング、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）、指向性ＲＩＥ、プラズマエッチングのうちの少なくとも１つに限定されない、少なくとも１つの乾式エッチングプロセス、及び湿式エッチングを含む。マスキングされていない装置部分５０５及びマスキングされていない中間部分５１１、６１１をエッチングすると、光学装置５００、６００の装置構造２０７が形成され、中間領域５１４、６１４の基板２０１の表面２０３を露出する。パターン化されたフォトレジスト５０６、６０６の補助部分５１２、６１２は、構造材料層２０２の上に残ったままである。
図５Ｃ及び５Ｄ並びに図６Ｃ及び６Ｆに示されるように、各装置部分５０８、６０８は、基板２０１の表面２０３に形成された又は基板２０１の表面２０３と一体化した装置構造２０７のアレイを有する、光学装置５００、６００のうちの１つに対応する。各中間部分５１０、６１０は、光学装置５００、６００と補助領域５１６、６１６との間の中間領域５１４、６１４に対応する。各補助部分５１２、６１２は、基板２０１の補助領域５１６、６１６に対応する。補助領域５１６、６１６は、各中間領域５１４、６１４と基板２０１の周囲とによって画定されるスペースによって画定される。パターン化されたフォトレジスト５０６、６０６の補助部分５１２、６１２は、補助部分５１２、６１２の上の暗視野マスクである。
本明細書に記載される他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、１つ以上のエッチング層２０４のマスキングされていない部分２１１は、マスキングされていない装置部分５０５、及び構造材料層２０２のマスキングされていない中間部分５１１、６１１の前に、エッチングされる。動作４０３では、図５Ｃ及び５Ｄ並びに図６Ｃ及び６Ｆに示されるように、パターン化されたフォトレジスト５０６、５０６の装置部分５０８、６０８が除去される。装置部分５０８、６０８を除去することは、本明細書に記載されるリソグラフィプロセス又はエッチングプロセスを含みうる。１つ以上のエッチング層２０４をともなう実施形態では、１つ以上のエッチング層２０４が除去される。
各装置部分５０８と各補助部分５１２との間の一定である非マスキング距離５１７は、パターン化されたフォトレジスト５０６のローディングを提供する。ローディングは、動作４０２のエッチング中の終点検出を提供し、約１０００ｎｍ未満、例えば、約５００ｎｍ未満、約２００ｎｍ未満、約１００ｎｍ未満、又はさらには約２０ｎｍ未満の装置構造２０７の限界寸法２１３を提供する。各装置部分５０８と各補助部分５１２との間の非マスキング距離５１７は、各中間領域５１４と各補助部分５１２との間の表面２０３の一定の露出距離５２１に対応する。一定の露出距離５２１は、補助部分５１２と光学装置５００に入射する光との光学的相互作用の制御を提供する。各装置部分６０８と各補助部分６１２との間の変化する非マスキング距離６１７は、パターン化されたフォトレジスト６０６のローディングを提供する。ローディングは、動作４０２のエッチング中の終点検出を提供し、約１０００ｎｍ未満、例えば、約５００ｎｍ未満、約２００ｎｍ未満、約１００ｎｍ未満、又はさらには約２０ｎｍ未満の装置構造２０７の限界寸法２１３を提供する。各装置部分６０８と各補助部分６１２との間の非マスキング距離６１７は、各中間領域６１４と各補助部分６１２との間の表面２０３の変化する露出距離６２１に対応する。変化する露出距離６２１は、補助部分６１２と光学装置６００に入射する光との光学的相互作用の制御を提供する。補助部分５１２、６１２の上にある補助部分５１２、６１２の暗視野マスクは、光学装置５００、６００の外側の基板とのビームの光学的相互作用を防止することによって、ビームによる光学装置５００、６００の機能及び効率の低下を防止する開孔として機能する。
以上の説明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を逸脱することなく、本開示の他の実施形態及びさら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。
Claims (20)
- 基板の表面に配置された又は基板の表面と一体化したナノ構造の１つ以上のアレイを有する少なくとも１つの光学装置であって、前記ナノ構造の各々が、
前記ナノ構造の幅によって画定される、１０００ナノメートル（ｎｍ）未満の装置限界寸法；及び
隣接するナノ構造間の距離として画定される装置間隙
を有する、少なくとも１つの光学装置、並びに
各光学装置の周囲に配置された中間領域によって画定される補助領域であって、該補助領域が、前記基板の前記表面に配置された又は前記基板の前記表面と一体化した補助構造の１つ以上のアレイを有し、前記補助構造の各々が、
前記補助構造の幅によって画定される補助限界寸法；及び
隣接する補助構造間の距離として画定される補助間隙
を有する、補助領域
を含む、装置。 - 各光学装置及び前記補助領域の部分が、互いに対する補助限界寸法である前記装置間隙及び前記補助間隙を有する、請求項１に記載の装置。
- 各光学装置及び前記補助領域の前記部分が、前記補助限界寸法より小さい前記装置限界寸法を有する、請求項２に記載の装置。
- 各光学装置及び前記補助領域の前記部分が、前記補助限界寸法に実質的に等しい前記装置限界寸法を有する、請求項２に記載の装置。
- 少なくとも前記ナノ構造又は前記補助構造が、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、二酸化スズ（ＳｎＯ２）、アルミニウムをドープされた酸化亜鉛（ＡＺＯ）、フッ素をドープされた酸化スズ（ＦＴＯ）、スズ酸カドミウム（酸化スズ）（ＣＴＯ）、スズ酸亜鉛（酸化スズ）（ＳｎＺｎＯ３）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）、又はケイ素含有材料のうちの１つ以上を含む、請求項１に記載の装置。
- 前記ナノ構造及び前記補助構造が、実質的に同じ材料からなる、請求項１に記載の装置。
- 基板の表面に配置された又は基板の表面と一体化したナノ構造の１つ以上のアレイを有する少なくとも１つの光学装置であって、前記ナノ構造の各々が、
前記ナノ構造の幅によって画定される、１０００ナノメートル（ｎｍ）未満の装置限界寸法；及び
隣接するナノ構造間の距離として画定される装置間隙
を有する、少なくとも１つの光学装置、並びに
各光学装置を取り囲む中間領域であって、該中間領域が、前記基板の補助領域と各光学装置との間の露出距離に対応する前記基板の前記表面を露出し、前記補助領域が、前記基板の前記表面に配置された又は前記基板の前記表面と一体化した暗視野マスクを有する、中間領域
を含む、装置。 - 前記暗視野マスクが、前記基板の前記表面に配置された補助構造の上に配置されたフォトレジスト又はハードマスクのうちの少なくとも１つである、請求項７に記載の装置。
- 前記ハードマスクが、クロム（Ｃｒ）、銀（Ａｇ）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、窒化チタン（ＴｉＮ）、又は炭素（Ｃ）含有材料のうちの少なくとも１つを含む、請求項８に記載の装置。
- 前記ナノ構造及び前記補助構造が実質的に同じ材料からなる、請求項８に記載の装置。
- 前記基板の前記補助領域と各光学装置との間の露出距離が一定である、請求項７に記載の装置。
- 前記基板の前記補助領域と各光学装置との間の露出距離が変化する、請求項７に記載の装置。
- 前記ナノ構造が、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、二酸化スズ（ＳｎＯ２）、アルミニウムをドープされた酸化亜鉛（ＡＺＯ）、フッ素をドープされた酸化スズ（ＦＴＯ）、スズ酸カドミウム（酸化スズ）（ＣＴＯ）、スズ酸亜鉛（酸化スズ）（ＳｎＺｎＯ３）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）、又はケイ素含有材料のうちの１つ以上を含む、請求項７に記載の装置。
- 基板の表面に構造材料層を配置すること；
前記構造材料層の上にパターン化されたフォトレジストを配置することであって、前記パターン化されたフォトレジストが、
少なくとも１つの装置部分、及び
少なくとも１つの補助部分
を有し、各装置部分及び各補助部分が前記構造材料層のマスキングされていない部分を露出する、フォトレジストを配置すること；並びに
各装置部分及び各補助部分に対応する前記構造材料層の前記マスキングされていない部分をエッチングすることであって、前記マスキングされていない部分をエッチングすることにより、
少なくとも１つの装置部分の前記マスキングされていない部分に対応する装置構造を有する少なくとも１つの光学装置、及び
少なくとも１つの補助部分の前記マスキングされていない部分に対応する補助構造を有する少なくとも１つの補助領域
が形成される、エッチングすること
を含む、方法。 - 前記マスキングされていない部分の幅が、前記少なくとも１つの装置部分及び前記少なくとも１つの補助部分の両方で実質的に同じである、請求項１４に記載の方法。
- 前記装置構造の装置限界寸法が、前記補助構造の補助限界寸法に実質的に等しい、請求項１５に記載の方法。
- 前記補助部分の前記マスキングされていない部分の幅が、前記少なくとも１つの装置部分の前記マスキングされていない部分の幅より大きい、請求項１４に記載の方法。
- 前記補助構造の補助限界寸法が、前記装置構造の装置限界寸法より大きい、請求項１７に記載の方法。
- 前記構造材料層が、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、二酸化スズ（ＳｎＯ２）、アルミニウムをドープされた酸化亜鉛（ＡＺＯ）、フッ素をドープされた酸化スズ（ＦＴＯ）、スズ酸カドミウム（酸化スズ）（ＣＴＯ）、スズ酸亜鉛（酸化スズ）（ＳｎＺｎＯ３）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、及びケイ素ａ－Ｓｉ含有材料のうちの１つ以上を含む、請求項１４に記載の方法。
- 前記マスキングされていない部分をエッチングすることが、イオン注入、イオンエッチング、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）、指向性ＲＩＥ、プラズマエッチング、及び湿式エッチングのうちの１つ以上を含む、請求項１４に記載の方法。
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