KR20220126800A - 가변 격자들을 갖는 회절 광학 소자를 형성하기 위한 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 출원의 실시예는 광학 컴포넌트를 형성하기 위한 시스템들 및 방법들을 제공한다. 방법은 플라즈마 소스와 작업물 사이에 복수의 근접 마스크를 제공하는 단계를 포함할 수 있고, 작업물은 작업물에 고정된 복수의 기판을 포함한다. 복수의 기판의 각각은 제 1 타겟 영역 및 제 2 타겟 영역을 포함할 수 있다. 방법은 플라즈마 소스로부터 경사진 이온 빔을 작업물을 향해 전달하는 단계를 더 포함할 수 있고, 경사진 이온 빔은 그런 다음 복수의 마스크 중 하나에서 수신된다. 제 1 근접 마스크는 경사진 이온 빔이 복수의 기판 각각의 단지 제 1 타겟 영역만을 통과하게 하는 제 1 개구 세트를 포함할 수 있다. 제 2 근접 마스크는 경사진 이온 빔이 복수의 기판 각각의 단지 제 2 타겟 영역만을 통과하게 하는 제 2 개구 세트를 포함할 수 있다.
Description
본 개시는 광학 소자에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 가변 격자들을 갖는 회절 광학 소자를 형성하기 위한 접근법에 관한 것이다.
광학 렌즈는 다양한 장점을 위해 광을 조작하는데 오랫동안 사용되어 왔다. 예를 들어, 프레넬 렌즈(fresnel lens)는 라이트하우스(lighthouse)에서 점 광원의 모든 각도에서 광을 빔 또는 빔들로 벤딩하기 위해 사용된다. 프레넬 렌즈는 하나의 특정 유형의 블레이즈드 격자(blazed grating)이다. 보다 최근에, 마이크로 회절 격자(micro-diffraction gratings)는 홀로 그래픽 및 증강/가상 현실(AR & VR) 디바이스에 사용되어 왔다.
하나의 특정 AR 및 VR의 디바이스는 웨어러블 디스플레이 시스템, 예컨대, 사람의 눈으로부터 짧은 거리에서 이미지를 디스플레이하도록 동작 가능한 헤드셋 또는 헤드 마운트 디스플레이이다. 이미지는 마이크로 디스플레이와 같은 디스플레이 상의 컴퓨터 생성 이미지일 수 있다. 광학 컴포넌트는 디스플레이 상에 생성된 원하는 이미지의 광을 사용자의 눈으로 전송하여 이미지를 사용자에게 보여 주도록 배열된다. 생성된 이미지는 광 엔진(light engine)의 일부를 형성할 수 있고, 이미지 자체가 사용자에게 가시적인 이미지를 제공하도록 광학 컴포넌트에 의해 가이드 시준된(collimated) 광 빔을 생성한다.
디스플레이로부터 사람의 눈으로 이미지를 전달하기 위해 상이한 종류의 광학 컴포넌트 가 사용되어 왔다. 이들 광학 컴포넌트는 렌즈, 미러(mirror), 광 도파로(optical waveguide), 홀로그램 및 회절 격자 또는 비스듬한 격자(slanted grating)를 포함한다. 비스듬한 격자는 특정 유형의 블레이즈드 격자이며, 예컨대, 웨어러블 디스플레이 시스템, 모바일 디바이스의 디스플레이 등과 같은 AR 및 VR 시스템에 사용될 수 있고, 기능 디자인은 격자로부터 시청자의 시야(field of view)로의 효율적인 광 입력 및/또는 출력 커플링에 의존한다.
수직 벽을 갖는 바이너리 격자의 제조가 알려져 있지만, 비스듬한 격자를 생성하기 위한 기존의 기술은 적절한 격자 균일성, 핀 성형화(fin shaping) 및 각도 제어를 달성하지 못한다. 따라서, 이들 및 다른 결점과 관련하여 본 개시가 제공된다.
본 개시의 일 실시예에 따른 경사진 격자(angled grating)를 생성하기 위한 시스템은 경사진 격자를 생성하기 위한 시스템을 포함할 수 있다. 시스템은 경사진 이온 빔을 작업물에 전달하는 플라즈마 소스, 및 상기 작업물에 결합된 복수의 기판을 포함할 수 있으며, 상기 복수의 기판 각각은 제 1 경사진 격자 및 제 2 경사진 격자를 포함한다. 상기 시스템은 상기 플라즈마 소스와 상기 작업물 사이에 위치 가능한 복수의 근접 마스크(proximity mask)를 더 포함할 수 있고, 상기 복수의 근접 마스크 중 제 1 근접 마스크는 상기 경사진 이온 빔이 통과하여 상기 복수의 기판 각각의 제 1 경사진 격자를 형성하게 하는 제 1 개구(opening) 세트를 포함한다. 복수의 근접 마스크 중 제 2 근접 마스크는 경사진 이온 빔이 통과하여 복수의 기판 각각의 제 2 경사진 격자를 형성하게 하는 제 2 개구 세트를 포함할 수 있다.
본 개시의 실시예들에 따른 광학 소자를 형성하는 방법은 플라즈마 소스와 작업물 사이에 복수의 근접 마스크를 제공하는 단계를 포함할 수 있고, 상기 작업물은 작업물에 고정된 복수의 기판을 포함하고, 상기 복수의 기판 각각은 제 1 타겟 영역과 제 2 타겟 영역을 포함한다. 방법은 플라즈마 소스로부터 경사진 이온 빔을 작업물을 향하여 전달하는 단계, 및 상기 복수의 마스크 중 하나에서 상기 경사진 이온 빔을 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다. 복수의 근접 마스크 중 제 1 근접 마스크는 경사진 이온 빔이 복수의 기판 각각의 제 1 타겟 영역을 통과하게 하는 제 1 개구 세트를 포함할 수 있다. 복수의 근접 마스크 중 제 2 근접 마스크는 경사진 이온 빔이 복수의 기판 각각의 제 2 타겟 영역을 통과하게 하는 제 2 개구 세트를 포함할 수 있다.
본 개시의 실시예에 따른 회절 광학 소자를 형성하기 위한 방법은 플라즈마 소스와 작업물 사이에 위치 가능한 복수의 근접 마스크를 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 작업물은 작업물에 고정된 복수의 기판을 포함할 수 있고, 복수의 기판 각각은 제 1 타겟 영역 및 제 2 타겟 영역을 포함한다. 방법은 플라즈마 소스로부터, 경사진 이온 빔을 작업물을 향하여 전달하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 복수의 마스크의 하나에서 경사진 이온 빔을 수신하는 단계를 포함할 수 있고, 복수의 근접 마스크 중 제 1 근접 마스크는 경사진 이온 빔이 복수의 기판 각각의 단지 제 1 타겟 영역으로만 통과하게 하는 제 1 개구 세트를 포함한다. 복수의 근접 마스크 중 제 2 근접 마스크는 경사진 이온 빔이 복수의 기판 각각의 단지 제 2 타겟 영역으로만 통과하게 하는 제 2 개구 세트를 포함할 수 있다. 복수의 근접 마스크 중 제 3 근접 마스크는 경사진 이온 빔이 복수의 기판 각각의 단지 제 3 타겟 영역으로만 통과하게 하는 제 3 개구 세트를 포함할 수 있다.
첨부된 도면은 본 개시의 원리의 실제 적용을 포함하여 본 개시의 예시적인 접근법을 예시한다.
도 1은 본 개시의 실시예에 따른 광학 컴포넌트 상에 경사진 격자를 생성하기 위한 시스템을 도시한다.
도 2는 본 개시의 실시예에 따른 도 1의 시스템의 작업물에 결합된 복수의 기판을 도시한다.
도 3은 본 개시의 실시예에 따른 도 1의 시스템의 기판의 일 예를 도시한다.
도 4는 본 개시의 실시예에 따른 도 1의 시스템의 기판의 일 예를 도시한다.
도 5는 본 개시의 실시예에 따른 도 1의 시스템의 웨이퍼 위에 배치된 제 1 근접 마스크를 도시한다.
도 6은 본 개시의 실시예에 따른 도 1의 시스템의 웨이퍼 위에 배치된 제 2 근접 마스크를 도시한다.
도 7은 본 개시의 실시예에 따른 도 1의 웨이퍼 위에 배치된 제 3 근접 마스크를 도시한다.
도면들 8a-8c는 본 개시의 실시예에 따른 다양한 비스듬한 격자 구조를 도시한다.
도 9는 본 개시의 실시예에 따른 비스듬한 격자의 핀(fin) 세트를 도시한다.
도 10은 본 개시의 실시예에 따른 가변 격자를 갖는 회절 광학 소자를 형성하기 위한 방법을 도시한다.
도면이 반드시 축척대로 도시된 것은 아니다. 도면은 단지 예시일 뿐이며, 본 개시의 특정 파라미터를 묘사하기 위한 것이 아니다. 도면은 본 개시의 예시적인 실시예를 도시하기 위한 것이며, 그 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않는다. 도면에서, 유사한 번호는 유사한 엘리먼트를 나타낸다.
도 1은 본 개시의 실시예에 따른 광학 컴포넌트 상에 경사진 격자를 생성하기 위한 시스템을 도시한다.
도 2는 본 개시의 실시예에 따른 도 1의 시스템의 작업물에 결합된 복수의 기판을 도시한다.
도 3은 본 개시의 실시예에 따른 도 1의 시스템의 기판의 일 예를 도시한다.
도 4는 본 개시의 실시예에 따른 도 1의 시스템의 기판의 일 예를 도시한다.
도 5는 본 개시의 실시예에 따른 도 1의 시스템의 웨이퍼 위에 배치된 제 1 근접 마스크를 도시한다.
도 6은 본 개시의 실시예에 따른 도 1의 시스템의 웨이퍼 위에 배치된 제 2 근접 마스크를 도시한다.
도 7은 본 개시의 실시예에 따른 도 1의 웨이퍼 위에 배치된 제 3 근접 마스크를 도시한다.
도면들 8a-8c는 본 개시의 실시예에 따른 다양한 비스듬한 격자 구조를 도시한다.
도 9는 본 개시의 실시예에 따른 비스듬한 격자의 핀(fin) 세트를 도시한다.
도 10은 본 개시의 실시예에 따른 가변 격자를 갖는 회절 광학 소자를 형성하기 위한 방법을 도시한다.
도면이 반드시 축척대로 도시된 것은 아니다. 도면은 단지 예시일 뿐이며, 본 개시의 특정 파라미터를 묘사하기 위한 것이 아니다. 도면은 본 개시의 예시적인 실시예를 도시하기 위한 것이며, 그 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않는다. 도면에서, 유사한 번호는 유사한 엘리먼트를 나타낸다.
이제 첨부된 도면을 참조하여 본 실시예를 보다 상세하게 설명하지만, 일부 실시예가 도시된다. 본 발명의 내용은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 본 출원에서 설명하는 실시예에 한정되는 것으로 간주되지 않는다. 이들 실시예가 제공되어 본 개시가 철저하고 완전해질 것이며, 당업자에게 주제의 범위를 완벽하게 전달할 것이다. 도면에서, 유사한 번호는 전체에 걸쳐 유사한 엘리먼트를 지칭한다.
본 출원에 사용되는, 단수형으로 지칭되고 단어 "a” 또는 "an"으로 진행되는 엘리먼트 또는 동작은 달리 지시되지 않는 한 복수의 엘리먼트 또는 동작을 포함하는 것으로 이해된다. 또한, 본 개시의 "일 실시예" 또는 "일부 실시예"에 대한 언급은 또한 나열된 특징을 포함하는 추가 실시예의 존재를 포함하는 것으로 해석될 수 있다.
본원의 실시예는 가변 격자를 갖는 광학 컴포넌트를 형성하기 위한 시스템 및 방법을 제공한다. 방법은 플라즈마 소스와 작업물 사이에 복수의 근접 마스크를 제공하는 단계를 포함할 수 있고, 작업물은 작업물에 고정된 복수의 기판을 포함한다. 복수의 기판의 각각은 제 1 타겟 영역 및 제 2 타겟 영역을 포함할 수 있다. 방법은 플라즈마 소스로부터 경사진 이온 빔을 작업물을 향해 전달하는 단계를 더 포함할 수 있고, 경사진 이온 빔은 그런 다음 복수의 마스크 중 하나에서 수신된다. 제 1 근접 마스크는 경사진 이온 빔이 복수의 기판 각각의 단지 제 1 타겟 영역만을 통과하게 하는 제 1 개구 세트를 포함할 수 있고, 제 2 근접 마스크는 경사진 이온 빔이 복수의 기판 각각의 단지 제 2 타겟 영역만을 통과하게 하는 제 2 개구 세트를 포함할 수 있다.
도 1은 예컨대, 백라이트 기판(backlit substrate)과 같은 광학 컴포넌트 상에 경사진 격자(angled grating)를 생성하기 위한 시스템(100)의 일부를 도시한다. 도시된 바와 같이, 시스템 (100)은 반응성 라디칼을 포함하는 경사진 이온 빔 (이하에서, "빔") (104)을 웨이퍼 스캔 방향 (109)에서 작업물 (108)에 전달하기 위한 플라즈마 소스 (102)를 포함할 수 있다. 도시되지는 않았지만, 작업물(108)은 로드/언로드 위치 사이에서 작업물을 이동시킬 수 있는 툴에 결합되어 작업물(108)을 회전시킬 수 있다. 일부 실시예에서, 플라즈마 소스 (102)는 프로세스 챔버 외부에 배치된 하나 이상의 유도성 코일 (도시되지 않음)을 통해 프로세스 챔버 내에 배치된 프로세스 가스에서 전류를 유도함으로써 플라즈마를 형성하도록 동작 가능한 유도성 결합 플라즈마 (ICP : inductively coupled plasma) 반응기일 수 있다. 유도성 코일은 전형적으로 챔버 위에 배치되고 무선 주파수(RF) 전원에 연결된다. 플라즈마 소스(102)는 바이어스 전위에 있을 수 있는 반면, 배출 개구 플레이트(exit aperture plate)(110)는 웨이퍼 전위(그라운드)에 있을 수 있다. 배출 개구 플레이트(110)의 개구 슬롯(도시되지 않음)은 작업물(108)의 제 1 표면(114)에 대해 45 도로 배향될 수 있다. 대안적인 실시예에서, 작업물은 직선 투영(straight-projection) 이온 빔(104)에 대해 경사질 수 있다.
도시된 바와 같이, 시스템(100)은 작업물(108)에 결합된 복수의 기판(115)을 더 포함할 수 있다. 복수의 기판 각각(115)은 상세히 후술되는 복수의 가변 격자를 포함할 수 있다. 복수의 가변 격자들 각각을 형성하기 위해, 시스템(100)은 플라즈마 소스(102)와 작업물(108) 사이에 위치 가능한 복수의 근접 마스크들(116A-C)을 포함할 수 있다. 도시되지는 않았지만, 복수의 마스크 (116A-C) 각각은 이온 소스 (102)와 복수의 기판 (115) 사이에서 각각의 마스크를 안팎 위치로 개별적으로 이동 시키도록 동작 가능한 임의의 유형의 디바이스에 결합될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 단지 복수의 마스크 (116A-C) 중 하나만이 주어진 시간에 빔 (104)에 의해 영향을 받을 것이다.
도 2는 작업물(108) 및 복수의 기판 (115A-D)이 제 1 표면 (114)을 따라 작업물에 고정되는 것을 추가로 설명한다. 설명의 편의를 위해 4 개의 기판이 도시되어 있지만, 본 개시의 범위 내에서 더 많은 수의 기판이 가능하다. 도시된 바와 같이, 복수의 기판 각각은 제 1 타겟 영역(120), 제 2 타겟 영역(122) 및 제 3 타겟 영역(124)과 같은 복수의 타겟 영역을 포함한다. 본 출원에서 사용된 "타겟 영역(target area)"은 빔(104)에 의한 처리 후 가변 격자 파라미터가 원해지는 각각의 기판(115A-D)의 영역 또는 부분일 수 있다. 일부 실시예에서, 빔(104)은 리본 빔(ribbon beam)일 수 있다. 도시된 바와 같이, Z 축을 따라서의 빔(104)의 빔 폭은 예시된 바와 같이 Z축을 따라서의 작업물(108)의 직경보다 더 클 수 있다. 예를 들어, 빔(104)의 폭은 작업물(108)보다 몇 cm 더 넓을 수 있어서 작업물(108)이 한 번에 처리된다.
도 3은 본 개시의 실시예에 따른 예시적인 기판(115)을 보다 상세히 도시한다. 기판(115)은 도 2에 도시된 복수의 기판(115A-D) 각각과 동일하거나 유사할 수 있다. 예시된 바와 같이, 기판(115)은 제 1 타겟 영역(120), 제 2 타겟 영역(122) 및 제 3 타겟 영역(124 )을 포함할 수 있다. 일련의 경사진 에칭 프로세스 후에, 이하에서 추가로 상세히 설명되는 바와 같이, 제 1 경사진 격자(130)가 제 1 타겟 영역(120)에 형성될 수 있다. 더욱이, 제 2 경사진 격자(131)가 제 2 타겟 영역(122)에 형성될 수 있고, 제 3 경사진 격자(132)가 제 3 타겟 영역(124)에 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 제 1 경사진 격자(130)는 제 1 복수의 핀(134)을 포함할 수 있고, 제 2 경사진 격자(131)는 제 2 복수의 핀(135)을 포함할 수 있고, 제 3 경사진 격자(132)는 제 3 복수의 핀(136)을 포함할 수 있다. 비 제한적이지만, 제 1 복수의 핀(134)은 Y축에 평행하게 배향될 수 있고, 제 2 복수의 핀(135)은 Z축에 대해 예를 들어, 45도의 각도로 배향될 수 있고, 제 3 복수의 핀(136)은 Z축에 평행하게 배향될 수 있다. 도시된 바와 같이, 제 1 경사진 격자(130), 제 2 경사진 격자(131) 및 제 3 경사진 격자(132)는 기판(115)의 하나 이상의 균일하거나 처리되지 않은 부분(138)에 의해 분리될 수 있다. 더욱이, 다른 실시예들에서 3개 초과의 경사진 격자의 섹션이 가능할 수 있다는 것을 인식할 것이다.
도 4는 광 빔(140)이 기판과 어떻게 상호 작용할 수 있는지를 도시하는 확대된 버전을 포함하여 더 명확하게 기판(115)을 도시한다. 이 실시예에서, 소스 디스플레이(141)는 시준된 광의 빔을 제공할 수 있고, 시준된 광의 빔 중 하나는 광 빔(light beam)(140)으로서 도시된다. 광 빔(140)는 기판(115) 내에서, 제 1 표면(142)과 제 2 표면(143) 사이에서 반사된다. 제 1 경사진 격자 (130)는 광 빔 (140)을 제 2 경사진 격자 (131)를 향하여 지향시키고, 제 2 경사진 격자 (131)는 광 빔 (140)을 제 3 경사진 격자 (132)를 향하여 지향시킨다. 도시된 바와 같이, 제 1 경사진 격자(130)의 제 1 복수의 핀(134)은 제 1 각도(α)에서 광 빔(140)을 수용한 다음 그로부터 제 2 각도(β)에서 광 빔(140)을 전달하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 제 3 경사진 격자 (132)는 출구 격자일 수 있으며, 사용자의 눈 (144)으로 광 빔(140)에 대응하는 이미지의 회절을 야기한다.
도 5는 복수의 기판 (115A-D) 각각에 대한 제 1 경사진 격자 (130)의 형성을 위해 작업물 (108) 위에 제공된 제 1 근접 마스크(proximity mask)(116A)를 도시한다. 제 1 근접 마스크 (116A)는 단지 각각의 제 1 타겟 영역 (120)으로만 빔(104)이 통과하게 하는 제 1 개구 세트 (148)를 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 제 1 세트의 개구(148) 각각은 동일한 형상/크기이다. 제 1 근접 마스크(116A)는 빔(104)이 기판(115A-D)의 다른 모든 영역에 도달하여 충돌하는 것을 방지한다. 일부 실시예에서, 제 1 타겟 영역(120)에서 복수의 기판(115A-D) 각각의 제 1 경사진 격자(130)를 형성하기 위한 제 1 프로세스의 일부로서 빔(104)이 복수의 기판(115A-D)에 제공된다. 일부 실시예에서, 제 1 프로세스는 제 1 근접 마스크 (116A)와 작업물(108)을 서로에 대해 회전시키는 것을 포함하는 주입(implant) 또는 에칭 프로세스일 수 있다. 예를 들어, 제 1 타겟 영역 (120)은 제 1 근접 마스크 (116A) 또는 작업물(108)의 일련의 90도 회전에 따라 빔 (104)에 의해 에칭될 수 있다. 본 발명의 범위내에서 더 적거나 더 많은 수의 회전이 가능하다.
하나의 예시적인 플라즈마 에칭 프로세스에서, 빔(104)의 플라즈마가 기판(115A-D)에 인접하여 형성될 수 있다. 플라즈마로부터의 반응성 이온 및 라디칼은 기판(115A-D)의 표면과 반응하여 기판의 표면으로부터 재료를 제거한다. 기판(115A-D)의 임의 위치에서 재료를 제거율 또는 에칭율은 일반적으로 해당 위치에 인접한 반응성 종의 농도에 비례한다. 이 프로세스는 제 1 근접 마스크(116A) 또는 작업물(108)이 모든 측면으로부터 핀 형성을 가능하게 하기 위해 회전될 때 여러 번 반복될 수 있다.
도 6은 복수의 기판(115A-D) 각각에 대한 제 2 경사진 격자(131)를 형성하기 위해 작업물(108) 위에 제공된 제 2 근접 마스크(116B)를 도시한다. 제 2 근접 마스크 (116B)는 단지 각각의 제 2 타겟 영역 (122)으로만 빔 (104)이 통과하게 하는 제 2 개구 세트 (150)를 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 제 2 세트의 개구(150) 각각은 동일한 형상/크기이다. 제 2 근접 마스크(116B)는 빔(104)이 기판(115A-D)의 다른 모든 영역에 도달하여 충돌 하는 것을 방지한다. 빔 (104)은 제 2 타겟 영역 (122)에서 복수의 기판 (115A-D) 각각의 제 2 경사진 격자 (131)를 형성하기 위해 제 2 프로세스의 일부로서 복수의 기판 (115A-D)에 제공될 수 있다. 일부 실시예들에서, 제 2 프로세스는 제 2 근접 마스크(116B)와 작업물(108)을 서로에 대해 회전시키는 것을 포함하는 이온 주입 또는 에칭일 수 있다. 예를 들어, 제 2 타겟 영역(122)은 제 2 근접 마스크(116B) 또는 작업물(108)의 일련의 90도 회전 후에 빔(104)에 의해 에칭될 수 있다. 본 발명의 범위내에서 더 적거나 더 많은 수의 회전이 가능하다.
도 7은 복수의 기판(115A-D) 각각에 대한 제 3 경사진 격자(132)를 형성하기 위해 작업물(108) 위에 제공된 제 3 근접 마스크(116C)를 도시한다. 제 3 근접 마스크 (116C)는 단지 각각의 제 3 타겟 영역 (124)으로만 빔 (104)이 통과하게 하는 제 3 개구 세트(152)를 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 제 3 세트의 개구(152) 각각은 동일한 형상/크기이다. 제 3 근접 마스크(116C)는 빔(104)이 기판(115A-D)의 다른 모든 영역에 도달하여 충돌 하는 것을 방지한다. 빔 (104)은 제 3 타겟 영역 (124)에서 복수의 기판 (115A-D) 각각의 제 3 경사진 격자 (132)를 형성하기 위해 제 3 프로세스의 일부로서 복수의 기판 (115A-D)에 제공될 수 있다. 일부 실시예들에서, 제 3 프로세스는 제 3 근접 마스크(116C)와 작업물(108)을 서로에 대해 회전시키는 것을 포함하는 이온 주입 또는 에칭일 수 있다. 예를 들어, 제 3 타겟 영역(124)은 제 3 근접 마스크(116C) 또는 작업물(108)의 일련의 90도 회전에 따라 빔(104)에 의해 에칭될 수 있다. 본 발명의 범위내에서 더 적거나 더 많은 수의 회전이 가능하다.
도 8a 내지 도 8c는 본 출원의 실시예에 따라 형성될 수 있는 다양한 경사진 격자의 예를 도시한다. 도 8a는 제 1 복수의 핀 (134)을 포함하는 제 1 경사진 격자 (130)를 나타낼 수 있다. 도시된 바와 같이, 제 1 복수의 핀 (134)은 제 1 근접 마스크 (116A)의 제 1 개구 세트(148)를 통과하는 복수의 경사진 플라즈마 에칭 사이클 (155)로서 도시된 제 1 에칭 프로세스를 사용하여 기판 (115)으로부터 형성될 수 있다. 도시된 바와 같이, 제 1 에칭 프로세스는 제 1 복수의 핀(134) 각각의 최상부에 형성된 제 1 하드 마스크(hard mask)(184)를 이용하여 수행될 수 있다. 기판(115)의 회전 후에 각각의 경사진 플라즈마 에칭 사이클(155)이 수행될 수 있다. 제 1 에칭 프로세스는 기판 (115)을 에칭 정지 층(etch stop layer) (158)까지 리세스(recess) 할 수 있다. 일부 실시예에서, 에칭 정지 층(158)은 실리콘 질화물, 실리콘 산화물, 실리콘 산화질화물(silicon oxynitride) 또는 실리콘 산불화물(silicon oxyfluoride)과 같은 실리콘계 화합물일 수 있다. 다른 실시예들에서, 에칭 정지 층(158)은 티타늄 질화물일 수 있다. 본 출원의 실시예는 임의의 특정 재료로 한정되지 않는다. 도시된 바와 같이, 제 1 에칭 프로세스는 에칭 정지 층(158)의 베이스 표면(160)에 대해 제 1 각도(θ)를 갖는 제 1 복수의 핀(134)을 형성한다. 일부 실시예에서, 제 1 각도(θ)는 예각이다.
도 8b는 제 2 복수의 핀 (135)을 포함하는 제 2 경사진 격자 (131)를 나타낼 수 있다. 도시된 바와 같이, 제 2 복수의 핀 (135)은 제 2 근접 마스크 (116B)의 제 2 개구 세트(150)를 통과하는 복수의 경사진 플라즈마 에칭 사이클 (161)로서 도시된 제 2 에칭 프로세스를 사용하여 기판 (115)으로부터 형성될 수 있다. 도시된 바와 같이, 제 2 에칭 프로세스는 제 2 복수의 핀(135) 각각의 최상부에 형성된 제 2 하드 마스크(185)를 이용하여 수행될 수 있다. 기판(115)의 회전 후에 각각의 경사진 플라즈마 에칭 사이클(161)이 수행될 수 있다. 제 2 에칭 프로세스는 기판 (115)을 에칭 정지 층 (158)까지 리세스할 수 있다. 도시된 바와 같이, 제 2 에칭 프로세스는 에칭 정지 층 (158)의 베이스 표면 (160)에 대해 제 2 각도 (ρ)를 갖는 제 2 복수의 핀 (135)을 형성한다. 일부 실시예에서, 제 2 각도 (ρ)는 예각이다.
도 8c는 제 3 복수의 핀 (136)을 포함하는 제 3 경사진 격자 (132)를 나타낼 수 있다. 도시된 바와 같이, 제 3 복수의 핀 (136)은 제 3 근접 마스크 (116C)의 제 3 개구 세트(152)를 통과하는 복수의 경사진 플라즈마 에칭 사이클 (164)로서 도시된 제 3 에칭 프로세스를 사용하여 기판 (115)으로부터 형성될 수 있다. 도시된 바와 같이, 제 3 에칭 프로세스는 제 3 복수의 핀(136) 각각의 최상부에 형성된 제 3 하드 마스크(186)를 이용하여 수행될 수 있다. 기판(115)의 회전 후에 각각의 경사진 플라즈마 에칭 사이클(164)이 수행될 수 있다. 제 3 에칭 프로세스는 기판 (115)을 에칭 정지 층 (158)까지 리세스할 수 있다. 도시된 바와 같이, 제 3 에칭 프로세스는 에칭 정지 층 (158)의 베이스 표면 (160)에 대해 제 3 각도 (σ)를 갖는 제 3 복수의 핀 (165)을 형성한다. 일부 실시예에서, 제 3 각도 (σ)는 예각이다. 도 8a 내지 도 8c에 예증된 바와 같이, 제 1 각도 (θ), 제 2 각도 (ρ) 및 제 3 각도 (σ)는 서로 상이하다. 다른 실시예에서, 제 1 각도(θ), 제 2 각도(ρ) 및 제 3 각도(σ)는 동일하거나 대략 동일하다.
이제 도 9를 참조하여, 본 출원의 실시예의 에칭 프로세스에 의해 형성된 핀(170)의 예시적인 세트가 보다 상세하게 설명될 것이다. 도시된 바와 같이, 핀(170)은 제 1 경사진 격자(130)의 제 1 복수의 핀(134), 제 2 경사진 격자(131)의 제 2 복수의 핀(135) 및/또는 제 3 경사진 격자(132)의 제 3 복수의 핀(136) 각각을 나타낼 수 있다. 더욱이, 핀(170)은 고유의 위치, 형상, 3 차원 배향 등을 갖는 핀(170)을 제조하기 위해 임의의 전술한 에칭 프로세스에 의해 형성될 수 있다. 일부 예들에서, 에칭 프로세스들은 핀들 (170)의 세트의 다음의 격자 파라미터들 : 피치, 하드 마스크 두께, 핀 높이, 핀 두께(fin thickness) (CD), 코너 반경 θ 및φ, 에칭 정지 층 (158)으로의 오버 에칭, 힐링(heeling) 및 풋팅 (footing)을 제어하거나 변경할 수 있다.
이제 도 10을 참조하여, 본 개시의 실시예에 따라 가변 격자를 갖는 회절 광학 소자를 형성하는 방법 (200)이 보다 상세하게 설명 될 것이다. 구체적으로, 블록 (201)에서, 방법(200)은 플라즈마 소스와 작업물 사이에 복수의 근접 마스크를 제공하는 단계를 포함할 수 있고, 작업물은 작업물에 고정된 복수의 기판을 포함하고, 복수의 기판 각각은 제 1 타겟 영역 및 제 2 타겟 영역을 포함한다. 일부 실시예에서, 복수의 기판 각각은 제 3 타겟 영역을 더 포함한다.
블록(203)에서, 방법(200)은 플라즈마 소스로부터 작업물을 향해 경사진 이온 빔을 전달하는 단계를 더 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 경사진 이온 빔은 경사진 이온 에칭 프로세스를 수행하기 위한 리본 빔 및 반응성 라디칼이다. 일부 실시예에서, 빔의 빔 폭은 작업물의 직경보다 더 클 수 있다. 예를 들어, 빔의 폭은 작업물보다 몇 cm 더 넓을 수 있어서 작업물이 한 번에 처리된다.
블록(205)에서, 방법(200)은 복수의 마스크의 하나에서 경사진 이온 빔을 수신하는 단계를 포함할 수 있고, 복수의 근접 마스크 중 제 1 근접 마스크는 경사진 이온 빔이 복수의 기판 각각의 제 1 타겟 영역을 통과하게 하는 제 1 개구 세트를 포함한다. 복수의 근접 마스크 중 제 2 근접 마스크는 경사진 이온 빔이 복수의 기판 각각의 제 2 타겟 영역을 통과하게 하는 제 2 개구 세트를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 경사진 이온 빔은 한 번에 복수의 근접 마스크들 중 단지 하나의 근접 마스크에서만 수신된다.
블록(207)에서, 방법(200)은 제 1 타겟 영역에서의 제 1 경사진 격자, 제 2 타겟 영역에서의 제 2 경사진 격자, 및 제 3 경사진 영역에서의 경사진 격자의 각각을 형성하기 위해 복수의 기판 각각을 처리(예를 들어, 에칭)하는 단계를 더 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 블록 (207)에서, 방법 (200)은 제 1 경사진 격자를 형성하기 위해 제 1 근접 마스크를 사용하여 제 1 에칭 프로세스를 수행하는 단계, 제 2 경사진 격자를 형성하기 위해 제 2 근접 마스크를 사용하여 제 2 에칭 프로세스를 수행하는 단계; 및 제 3 경사진 격자를 형성하기 위해 제 3 근접 마스크를 사용하여 제 3 에칭 프로세스를 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 제 1 에칭 프로세스는 제 1 근접 마스크와 작업물을 서로에 대해 회전시키는 단계를 포함한다. 제 2 에칭 프로세스는 제 2 근접 마스크와 작업물을 서로에 대해 회전시키는 단계를 포함할 수 있고, 제 3 에칭 프로세스는 제 3 근접 마스크와 작업물을 서로에 대해 회전시키는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 작업물이 작업물 홀더에 고정된 상태로 유지되는 동안 제 1 에칭 프로세스, 제 2 에칭 프로세스 및 제 3 에칭 프로세스가 연속적으로 수행된다. 일부 실시예에서, 제 1, 제 2 및 제 3 에칭 프로세스는 제 1, 제 2 및/또는 제 3 경사진 격자의 다음의 격자 파라미터 : 피치, 하드 마스크 두께, 핀 높이, 핀 두께(CD), 코너 반경, 에칭 정지 층으로의 오버 에칭, 힐링 및 풋팅 중 임의의 것을 제어하거나 변경할 수 있다.
일부 실시예에서, 제 1 경사진 격자는 복수의 기판 각각의 베이스 표면에 대하여 제 1 각도로 형성된 제 1 복수의 핀을 포함하고, 제 2 경사진 격자는 복수의 기판 각각의 베이스 표면에 대하여 제 2 각도로 형성된 제 2 복수의 핀을 포함한다. 제 3 경사진 격자는 복수의 기판 각각의 베이스 표면에 대하여 제 3 각도로 형성된 제 3 복수의 핀을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 제 1 각도, 제 2 각도 및 제 3 각도는 서로 상이하다. 일부 실시예에서, 제 1 각도, 제 2 각도 및 제 3 각도는 각각 예각이다.
요약하면, 본 출원에서 설명된 다양한 실시예는 백라이트 기판으로부터 광 결합(예를 들어, 추출 또는 입력)을 위한 비스듬한 격자(slant grating)와 같은 다양한 광학 효율적인 격자 형상을 형성하기 위한 접근법을 제공한다. 패턴을 관심 기판에 전사하는데 사용되는 마스크 상에 또는 기판 상에 경사진 이온을 직접 인가함으로써 제조가 달성될 수 있다. 본 실시예의 제 1 기술적 장점은 기판의 다양한 영역의 리소그래피 마스킹에 대한 필요성을 제거하여 보다 효율적인 제조를 얻기 위해 다수의 근접 마스크를 사용하는 것을 포함한다. 본 개시의 제 2 기술적 장점은 툴로부터 작업물을 제거하지 않고 다양한 각도, 깊이 및 위치로 에칭된 각도를 제공함으로써 보다 효율적인 제조를 얻는 것을 포함한다.
본 개시는 본 출원에서 설명된 특정 실시예에 의해 범위가 제한되지 않아야 한다. 실제로, 본 출원에 기술된 것들에 추가하여, 본 개시의 다른 다양한 실시예 및 수정예가 전술한 설명 및 첨부한 도면으로부터 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 이러한 다른 실시예 및 수정예는 본 개시의 범위 내에 해당되는 것으로 의도된다. 더욱이, 본 개시는 특정 목적을 위한 특정 환경에서의 특정 구현의 맥락에서 본 출원에서 설명되었다. 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 그 유용성이 거기에 한정되지 않으며 본 개시는 임의의 수의 목적을 위해 임의의 수의 환경에서 바람직하게 구현될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 따라서, 아래에 제시된 청구 범위는 본 출원에서 설명된 본 개시의 전체 효과 및 취지를 고려하여 해석되어야 한다.
Claims (15)
- 방법에 있어서,
제1 타겟 영역 및 제2 타겟 영역을 각각 포함하는 복수의 기판을 제공하는 단계; 및
플라즈마 소스와 상기 복수의 기판 사이에 복수의 근접 마스크를 위치시키는 단계로서, 상기 복수의 근접 마스크 중 제1 근접 마스크는 이온 빔이 상기 복수의 기판의 각각의 상기 제1 타겟 영역으로 통과할 수 있게 하는 제1 개구 세트를 포함하고, 상기 복수의 근접 마스크 중 제2 근접 마스크는 상기 이온 빔이 상기 복수의 기판의 각각의 상기 제2 타겟 영역으로 통과할 수 있게 하는 제2 개구 세트를 포함하는, 상기 복수의 근접 마스크를 위치시키는 단계를 포함하는, 방법. - 제1항에 있어서,
상기 플라즈마 소스로부터 상기 복수의 기판을 향해 상기 이온 빔을 전달하는 단계; 및
상기 제1 근접 마스크 또는 상기 제2 근접 마스크에서 상기 이온 빔을 수신하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 제1항에 있어서,
상기 복수의 근접 마스크 중 제3 근접 마스크를 제공하는 단계를 더 포함하고, 상기 제3 근접 마스크는 상기 이온 빔이 상기 복수의 기판의 각각의 제3 타겟 영역으로 통과할 수 있게 하는 제3 개구 세트를 포함하는, 방법. - 제1항에 있어서, 상기 이온 빔을 사용하여 상기 복수의 기판을 에칭하여 상기 제1 타겟 영역에 제1 경사진 격자(angled grating)를 형성하고 상기 제2 타겟 영역에 제2 경사진 격자를 형성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
- 제4항에 있어서, 상기 제1 근접 마스크와 상기 복수의 기판을 서로에 대해 회전시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
- 제4항에 있어서, 상기 제1 경사진 격자를 형성하는 단계는 상기 복수의 기판의 각각의 베이스 표면(base surface)에 대해 제1 각도로 배향된 제1 복수의 핀을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 제2 경사진 격자를 형성하는 단계는 상기 복수의 기판 각각의 상기 베이스 표면에 대해 제2 각도로 배향된 제2 복수의 핀을 형성하는 단계를 포함하는, 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 이온 빔은 상기 제2 근접 마스크에서 수신되기 전에 상기 제1 근접 마스크에서 수신된 경사진 이온 빔인, 방법.
- 시스템에 있어서,
작업물(workpiece)에 빔을 전달하기 위한 소스;
상기 작업물에 결합된 복수의 기판으로서, 상기 복수의 기판의 각각은 제1 타겟 영역 및 제2 타겟 영역을 포함하는, 상기 복수의 기판; 및
상기 소스와 상기 작업물 사이에 위치할 수 있는 복수의 근접 마스크(proximity mask)로서, 상기 복수의 근접 마스크 중 제1 근접 마스크는 상기 복수의 기판의 각각의 제1 타겟 영역에 충돌하도록 상기 빔이 통과하는 것을 허용하는 제1 개구 세트를 포함하고, 상기 복수의 근접 마스크 중 제2 근접 마스크는 상기 복수의 기판의 각각의 제2 타겟 영역에 충돌하도록 상기 빔이 통과하는 것을 허용하는 제2 개구 세트를 포함하는, 상기 복수의 근접 마스크를 포함하는, 시스템. - 제8항에 있어서, 상기 복수의 기판의 각각은 제3 타겟 영역을 더 포함하고, 상기 복수의 근접 마스크의 제3 근접 마스크는 상기 복수의 기판의 각각의 상기 제3 타겟 영역에 충돌하도록 상기 빔이 통과하는 것을 허용하는 제3 개구 세트를 포함하는, 시스템.
- 제8항에 있어서, 상기 제1 개구 세트의 각각의 개구는 제1 크기이고, 상기 제2 개구 세트의 각각의 개구는 제2 크기이고, 상기 제1 크기는 상기 제2 크기와 상이한, 시스템.
- 제8항에 있어서, 상기 제1 타겟 영역은 제1 경사진 격자를 포함하고, 상기 제2 타겟 영역은 제2 경사진 격자를 포함하는, 시스템.
- 제11항에 있어서, 상기 제1 경사진 격자는 상기 복수의 기판의 각각의 베이스 표면에 대해 제1 각도로 배향된 제1 복수의 핀을 포함하고, 상기 제2 경사진 격자는 상기 복수의 기판의 각각의 상기 베이스 표면에 대해 제2 각도로 배향된 제2 복수의 핀을 포함하는, 시스템.
- 제8항에 있어서, 상기 소스는 플라즈마 소스이고, 상기 빔은 경사진 이온 빔인, 시스템.
- 기판 처리 장치로서, 상기 기판은,
소스;
상기 소스로부터 이온 빔을 수신하도록 동작 가능한 제1 기판; 및
상기 소스와 상기 제1 기판 사이에 위치할 수 있는 복수의 근접 마스크로서, 상기 복수의 근접 마스크 중 제1 근접 마스크는 상기 이온 빔이 통과하는 것을 허용하여 상기 제1 기판에 제1 경사진 격자를 형성하는 제1 개구 세트를 포함하고, 상기 복수의 근접 마스크 중 제2 근접 마스크는 상기 이온 빔이 통과하는 것을 허용하여 상기 제1 기판에 제2 경사진 격자를 형성하는 제2 개구 세트를 포함하는, 상기 복수의 근접 마스크를 포함하는, 기판 처리 장치. - 제14항에 있어서,
제2 기판을 더 포함하고, 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판은 각각 제3 경사진 격자를 포함하고, 상기 복수의 근접 마스크 중 제3 근접 마스크는 상기 이온 빔이 통과하는 것을 허용하여 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판에 상기 제3 경사진 격자를 형성하는 제3 개구 세트를 포함하는, 기판 처리 장치.
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