KR20230028572A - 구조물들의 마이크로리소그래픽 제조 - Google Patents

구조물들의 마이크로리소그래픽 제조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기판 상에 형성되는 비대칭 구조물들 및 이러한 구조물들을 형성하기 위한 마이크로리소그래픽 방법들에 관한 것이다. 구조물들 각각은 제1 측면 및 제1 측면의 반대편에 있는 제2 측면을 갖는다. 제1 측면의 프로파일은 제2 측면의 프로파일에 대해 비대칭이다. 기판 상의 구조물들은 광학 디바이스를 위한 회절 패턴으로서 유용하다.

Description

구조물들의 마이크로리소그래픽 제조{MICROLITHOGRAPHIC FABRICATION OF STRUCTURES}
[0001] 본 출원은 2016년 9월 21일에 출원된 미국 가출원 번호 제62/397,604호의 출원일의 이익을 주장한다. 미국 출원 번호 제62/397,604호의 내용들은 이의 전체가 인용에 의해 본원에 포함된다.
[0002] 본 발명은 요망되는 기하학적 형상들을 가지는 마이크로- 및 나노-구조물들, 및 이러한 구조물들을 제조하는 마이크로리소그래픽 방법들(microlithographic methods)에 관한 것이다.
[0003] 나노-제작은 수백 나노미터 이하의 피처들을 가지는 매우 작은 구조물들의 제작을 포함한다. 나노-제작이 상당한 영향을 가지는 하나의 적용은 집적 회로들(integrated circuits)의 처리시이다. 반도체 가공 산업은, 기판 상에 형성되는 단위 면적당 회로들을 증가시키면서, 더 큰 제조 수득율을 위해 계속 노력하며, 따라서 나노-제작은 점차 중요해지고 있다. 나노-제작은, 형성되는 구조물들의 최소 피처 치수들의 연속된 감소를 허용하면서, 더 큰 공정 제어를 제공한다. 나노-제작이 채택되어 있는 개량의 다른 영역들(areas)은 생물공학, 광학 기술, 기계적 시스템들, 및 유사물을 포함한다.
[0004] 나노-제조는 기판 상에 또는 기판에 다양한 성형된 마이크로- 및 나노-구조물들을 형성하기 위해 기판들의 처리를 포함할 수 있다. 이러한 구조물들을 형성하기 위한 일 예시적인 공정은 임프린트 리소그래피(imprint lithography)이다.
[0005] 본 명세서는 비대칭 프로파일들을 가지는 마이크로- 및 나노-구조물들을 형성하는 것에 관한 것이다. 비대칭 구조물들은, 예를 들어, 광학적 도파관들을 위한 보다 효과적인 회절 패턴들(diffraction patterns)을 제조하는데 유용하다. 본 개시의 구현예들은 마스킹 재료를 기판에 선택적으로 도포하고 그리고 마스킹 재료에 의해 커버링되지 않는 기판의 부분들을 식각함으로써 비대칭 구조물들을 제조하기 위한 방법을 포함한다. 예를 들어, 마스킹 재료는, 후속하는 식각 단계가 구조물들을 비대칭 형상으로 스컬프팅하는(sculpt) 방식으로 규칙적-형상의 별개의 구조물들에 도포될 수 있다.
[0006] 일반적으로, 본 명세서에서 설명되는 청구 대상의 혁신적인 양태들은 기판 상의 공통 표면으로부터 연장하는 복수의 별개의 구조물들을 형성하는 동작들을 포함하는 방법들에서 구체화될 수 있다. 본 방법은 각각의 구조물의 일 측의 적어도 일부분이 마스킹 재료(masking material)가 없도록, 마스킹 재료가 구조물들을 비대칭으로 커버하는 것을 유발시키는 조건들 하에서 마스킹 재료를 구조물들 위에 도포하는 단계를 포함한다. 본 방법은 마스킹 재료에 의해 커버되지 않은 구조물들의 영역을 식각하는(etching) 단계를 포함한다. 본 방법은 구조물들로부터 마스킹 재료를 스트리핑하는(stripping) 단계를 포함한다. 이러한 그리고 다른 구현예들 각각은 선택적으로 다음의 피처들 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
[0007] 일부 구현예들에서, 마스킹 재료가 구조물들을 비대칭으로 커버하는 것을 유발시키는 조건들은, 마스킹 재료가 증착 시스템에 의해 도포되는 증착 방향에 대한 직각이 아닌 각도로 기판을 경사지게 하는 것을 포함한다.
[0008] 일부 구현예들에서, 복수의 구조물들은 구조물들의 제1 구역 및 구조물들의 제2 구역을 포함한다. 마스킹 재료를 구조물들에 비대칭으로 도포하는 단계는, 마스킹 재료를 구조물들의 제1 구역에 도포하면서, 구조물들의 제2 구역을 마스킹하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 구현예들에서, 마스킹 재료를 구조물들에 비대칭으로 도포하는 단계는, 마스킹 재료를 구조물들의 제1 구역에 도포하면서, 구조물들의 제2 구역을 마스킹하는 단계를 포함한다.
[0009] 일부 구현예들에서, 구조물들의 영역을 식각하는 단계는, 습식 식각 공정, 건식 식각 공정, 또는 이온 빔 식각 공정 중 하나를 수행하는 단계를 포함한다.
[0010] 일부 구현예들에서, 마스킹 재료가 없는 각각의 구조물의 일 측의 부분은 제1 부분이며, 그리고 본 방법은, 각각의 구조물의 일 측의 적어도 제2 부분이 금속 촉매 층이 없도록, 금속 촉매 층이 구조물들을 비대칭으로 커버하는 것을 유발시키는 제2 조건들 하에서 MACE(metal assisted chemical etching)을 위한 금속 촉매 층을 구조물들 위에 도포하는 단계를 포함한다. 일부 구현예들에서, 제2 부분은 제1 부분과 상이하다. 일부 구현예들에서, 마스킹 재료가 구조물들을 비대칭으로 커버하는 것을 유발시키는 조건들은, 마스킹 재료가 증착 시스템에 의해 도포되는 방향에 대해 직각이 아닌 제1 각도로 기판을 경사지게 하는 것을 포함하며, 그리고 금속 촉매 층이 구조물들을 비대칭으로 커버하는 것을 유발시키는 제2 조건들은, 금속 촉매 층이 증착 시스템에 의해 도포되는 방향에 대해 직각이 아닌 제2 각도로 기판을 경사지게 하는 것을 포함한다. 직각이 아닌 제2 각도는 직각이 아닌 제1 각도와 상이할 수 있다.
[0011] 일부 구현예들에서, 구조물들은 기판으로부터 마스킹 재료를 스트리핑한 후에 식각된다.
[0012] 일부 구현예들에서, 구조물들은, 구조물들의 영역을 식각하는 단계 전에, 정사각형 프로파일, 직사각형 프로파일, 사다리꼴 프로파일, 또는 삼각형 프로파일을 갖는다.
[0013] 일부 구현예들에서, 마스킹 재료는 Cr, Ti, SiO2, Al2O3, ZrO2, Ag, Pt, 또는 Au 중 하나를 포함한다. 일부 구현예들에서, 구조물들은, Si, SiO2, 중합체 재료, 또는 유기-무기 하이브리드 재료 중 하나를 포함한다. 일부 구현예들에서, 구조물들은 나노-구조물들이다. 일부 구현예들에서, 구조물들은 마이크로-구조물들이다.
[0014] 다른 일반적인 양태는 복수의 구조물들을 기판 상에 포함하는 기판에서 구체화될 수 있으며, 구조물들 각각은 제1 측면(side surface) 및 제1 측면의 반대편에 있는 제2 측면을 가지며, 그리고 여기서 제1 측면의 프로파일은 제2 측면의 프로파일에 대해 비대칭이다. 이러한 그리고 다른 구현예들 각각은 선택적으로 다음의 피처들 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
[0015] 일부 구현예들에서, 구조물들은, Si, SiO2, 중합체 재료, 또는 유기-무기 하이브리드 재료 중 하나를 포함한다. 일부 구현예들에서, 구조물들은 나노-구조물들이다. 일부 구현예들에서, 구조물들은 마이크로-구조물들이다.
[0016] 일부 구현예들에서, 복수의 구조물들은 제1 비대칭 프로파일을 가지는 복수의 제1 구조물들 및 제1 비대칭 프로파일과 상이한 제2 비대칭 프로파일을 가지는 복수의 제2 구조물들을 포함한다.
[0017] 일부 구현예들에서, 기판은 광학 디바이스에 포함된다. 일부 구현예들에서, 광학 디바이스는 광학 도파관이다. 일부 구현예들에서, 광학 디바이스는 하나의 증강 현실 안경이다. 일부 구현예들에서, 복수의 구조물들은 회절 패턴을 형성한다.
본 명세서에서 설명되는 청구 대상의 특정 구현예들은 다음의 이점들 중 하나 이상을 실현하도록 구현될 수 있다. 본 개시의 구현예들은 구조물들의 큰 패턴들을 위해 가변 프로파일 구조물들의 마이크로- 및 나노- 패턴들의 제조를 개선할 수 있다. 구현예들은, 기판(예컨대, Si 웨이퍼)의 상이한 구역들 위에 가변 프로파일들을 가지는 구조물들의 제조를 허용할 수 있다. 구현예들은 보다 효율적인 파동(예컨대, 광학) 회절 패턴들의 제조를 허용할 수 있다. 구현예들은 높은 종횡비를 갖는 기계적으로 안정한 마이크로/나노-구조물들의 제작을 허용할 수 있다.
[0018] 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어들 “마이크로”, “마이크로-구조물”, 및 “마이크로-피처(micro-feature)”는 50 마이크로미터보다 더 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 가지는 구조물들 또는 구조물의 피처들을 나타낸다.
[0019] 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어들 “나노”, “나노-구조물”, 및 “나노-피처(nano-feature)”는 500 나노미터보다 더 작거나 동일한 적어도 하나의 치수를 가지는 구조물들 또는 구조물의 피처들을 나타낸다.
[0020] 본 명세서에서 설명되는 청구 대상의 하나 이상의 실시예들의 상세들은 첨부 도면들 및 아래의 설명에서 제시된다. 청구 대상의 다른 잠재적인 피처들, 양태들, 및 이점들은 설명, 도면들 및 청구항들로부터 명백해질 것이다.
[0021] 도 1은 리소그래피 시스템의 간소화된 측면도를 예시한다.
[0022] 도 2는 그 위에 포지셔닝된 패턴화된 층을 가지는 기판의 간소화된 측면도를 예시한다.
[0023] 도 3a 내지 도 3c는 그 위에 패턴화된 예시적이 비대칭 구조물들을 가지는 기판들의 간소화된 측면도들을 예시한다.
[0024] 도 4는 본 개시의 구현예들에 따라 비대칭 구조물들을 제조하기 위한 예시적인 공정을 예시한다.
[0025] 도 5는 본 개시의 구현예들에 따라 비대칭 구조물들을 제조하기 위한 제2 예시적인 공정을 예시한다.
[0026] 도 6은 본 개시의 구현예들에 따라 비대칭 구조물들을 제조하기 위한 제3 예시적인 공정을 예시한다.
[0027] 도 7a 내지 도 7c는 본 개시의 구현예들에 따라 마스킹 재료를 기판 상의 구조물들에 비대칭으로 도포하기 위한 예시적인 공정을 예시한다.
[0028] 도 8은 본 개시의 구현예들에 따라 비대칭 구조물들을 제조하기 위한 예시적인 방법의 흐름도를 도시한다.
[0029] 도 9a 및 도 9b는 비대칭 구조물들이 사용될 수 있는 예시적인 디바이스들을 도시한다.
[0030] 비대칭 프로파일들을 가지는 마이크로- 및 나노-구조물들을 제조하는 다양한 예들이 아래에 설명된다. 비대칭 구조물들은, 예를 들어, 광학적 도파관들을 위한 보다 효과적인 회절 격자들(diffraction gratings)을 제조하는데 유용하다. 일반적으로, 이러한 예들은 마스킹 재료를 기판에 도포하는 것 및 마스킹 재료에 의해 커버링되지 않는 기판의 부분들을 식각하는 것을 선택적으로 포함한다. 예를 들어, 마스킹 재료는, 후속하는 식각하는 것이 구조물들을 비대칭 형상으로 스컬프팅(sculpt) 방식으로 규칙적-형상의 별개의 구조물들에 도포될 수 있다.
[0031] 도 1은 기판(102) 상의 릴리프 패턴(relief pattern)을 형성하는 임프린트 리소그래피 시스템(imprint lithography system)(100)을 예시한다. 기판(102)은 기판 척(104)에 커플링될 수 있다. 일부 예들에서, 기판 척(104)은 진공 척(vacuum chuck), 핀-유형 척(pin-type chuck), 홈-유형 척(groove-type chuck), 전자기식 척, 및/또는 그 유사물을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 기판(102) 및 기판 척(104)은 에어 베어링(106) 상에 추가적으로 포지셔닝될 수 있다. 에어 베어링(106)은 x-축, y-축, 및/또는 z-축에 대한 모션을 제공한다. 일부 예들에서, 기판(102) 및 기판 척(104)은 스테이지 상에 포지셔닝된다. 에어 베어링(106), 기판(102), 및 기판 척(104)은 또한, 기초부(108) 상에 포지셔닝될 수 있다. 일부 예들에서, 로봇틱스 시스템(110)은 기판(102)을 기판 척(104) 상에 포지셔닝한다.
[0032] 기판(102)은 기판 척(104)의 반대편에 포지셔닝되는 평면 표면(111)을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 기판(102)은 기판(102)에 걸쳐 실질적으로 균일한(일정한) 두께와 연관될 수 있다.
[0033] 임프린트 리소그래피 시스템(100)은 설계 고려 사항들에 따라 하나 이상의 롤러들(114)에 커플링되는 임프린트 리소그래피 플렉서블 템플릿(imprint lithography flexible template)(112)을 더 포함한다. 롤러들(114)은 플렉서블 템플릿(112)의 적어도 일부분의 움직임을 제공한다. 이러한 움직임은 기판(102)과 중첩하는 플렉서블 템플릿(112)의 상이한 부분들을 선택적으로 제공할 수 있다. 일부 예들에서, 플렉서블 템플릿(112)은 복수의 구조물들, 예컨대, 이격된 오목부들 및 돌출부들을 포함하는 패턴화 표면을 포함한다. 그러나, 일부 예들에서, 구조물들의 다른 구성들이 가능하다. 패턴화 표면은 기판(102) 상에 형성될 패턴의 기초를 형성하는 임의의 고유 패턴을 규정할 수 있다. 일부 예들에서, 플렉서블 템플릿(112)은 템플릿 척, 예컨대, 진공 척, 핀-유형 척, 홈-유형 척, 전자기식 척, 및/또는 그 유사물에 커플링될 수 있다.
[0034] 임프린트 리소그래피 시스템(100)은 유체 분배 시스템(120)을 더 포함할 수 있다. 유체 분배 시스템(120)은 중합성 재료를 기판(102) 상에 증착하는 데 사용될 수 있다. 중합성 재료는, 드롭 분배, 스핀-코팅, 딥 코팅, CVD(chemical vapor deposition), PVD(physical vapor deposition), 박막 증착, 후막 증착(thick film deposition), 및/또는 그 유사한 것과 같은 기술들을 사용하여 기판(102) 상에 포지셔닝될 수 있다. 일부 예들에서, 중합성 재료는 기판(102) 상에 복수의 액적들로서 포지셔닝된다.
[0035] 도 1 및 도 2를 참조하면, 임프린트 리소그래피 시스템(100)은 기판(102)을 향하여 에너지를 지향시키도록 커플링되는 에너지 소스(122)를 더 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 롤러들(114) 및 에어 베어링(106)은 플렉서블 템플릿(112)의 요망되는 부분 및 기판(102)을 요망되는 포지셔닝에 포지셔닝시키도록 구성된다. 임프린트 리소그래피 시스템(100)은 에어 베어링(106), 롤러들(114), 유체 분배 시스템(120), 및/또는 에너지 소스(122)와 통신하는 프로세서에 의해 조정될 수 있고, 메모리에 저장되는 컴퓨터 판독가능한 프로그램 상에서 작동할 수 있다.
[0036] 일부 예들에서, 롤러들(114), 에어 베어링(106), 또는 양자 모두는 중합성 재료에 의해 충전된 그 사이의 요망되는 체적을 규정하기 위해 플렉서블 템플릿(112)과 기판(102) 사이의 거리를 변경시킨다. 예를 들어, 플렉서블 템플릿(112)은 중합성 재료에 접촉한다. 요망되는 체적이 중합성 재료로 충전된 후에, 에너지 소스(122)는 에너지, 예컨대 광대역 자외선 방사(broadband ultraviolet radiation)를 발생시켜, 중합성 재료가 기판(102)의 표면의 형상 및 플렉서블 템플릿(112)의 패턴화 표면의 일부분에 순응하여 고형화하고 그리고/또는 교차결합하는(cross-link) 것을 유발시켜, 기판(102) 상에 패턴화된 층(150)을 규정한다. 일부 예들에서, 패턴화된 층(150)은 돌출부들(154) 및 오목부들(156)로서 도시되는 복수의 구조물들 및 잔여 층(152)을 포함할 수 있다.
[0037] 도 3a 내지 도 3c는 그 위에 패턴화된 예시적인 비대칭 구조물들(300, 320, 340)을 갖는 패턴화된 층(150)을 가지는 기판들(102)의 간소화된 측면도들을 예시한다. 더 구체적으로는, 도 3a 및 도 3b는 “의자형(chair-like)” 비대칭 프로파일을 가지는 예시적인 구조물들(300, 320)을 예시하며, 그리고 도 3c는 비대칭 삼각형 프로파일을 가지는 예시적인 구조물들(340)을 예시한다. 구조물들(300, 320, 340) 각각은 제1 측면(302) 및 제2 측면(304)을 포함한다. 도시되는 바와 같이, 각각의 구조물(300, 320, 340)의 제2 측면(304)은 각각의 제1 측면(302)에 대해 비대칭이도록 제조된다.
[0038] 패턴화된 층(150) 및 구조물들(300, 320, 340)은 Si, SiO2, 중합체 재료들, 또는 유기-무기 하이브리드 재료들을 포함하는 (그러나 이에 제한되지 않음) 재료들을 사용하여 제조될 수 있다. 일 예에서는, 유기-무기 하이브리드 재료는, 메틸기들 및 산화규소로 탄소 중합체 층을 형성하는 대기 또는 낮은 압력 조건들 하에서 Ar 및 산소 기반 플라즈마에 노출된 2,4,6,8-테트라메틸시클로테트라실록산으로 구성되는 막 또는 패턴화된 층이다. 다른 예에서는, 유기-무기 하이브리드 재료는 질화 규소를 기판 상에 증착시키는 데 사용될 수 있는 헥사클로로디실란이다. 다른 예에서, 헥사클로로디실란은 높은 인덱스(n<1.7)의 깨끗한 막을 형성하도록 산질화 규소를 증착시키기 위해 Ar/O2 플라즈마와 함께 사용될 수 있다. 이러한 층들은 릴리프 구조물들 바로 위에서 증착될 수 있고 그리고 식각되거나 릴리프 구조물들 바로 위에서 증착될 수 있다. 또한, 구조물들(300, 320, 340)은, 예를 들어, 마이크로- 또는 나노-구조물들일 수 있다.
[0039] 일부 구현예들에서, 복수의 상이한 유형들의 비대칭 구조물들(300, 320, 340)은 단일 기판 상에 포함된다. 예를 들어, 기판(102)은 제1 구역의 구조물들(300), 제2 구역의 구조물들(320), 및 제3 구역의 구조물들(340)을 포함하도록 제조되는 패턴화된 층(150)을 포함할 수 있다.
[0040] 일부 구현예들에서, 비대칭적으로 프로파일링된 구조물들, 예컨대 구조물들(300, 320, 340)은 보다 기계적으로 안정적이면서, 여전히 높고 좁은 직사각형 구조물들과 같은 일부 대칭 구조물들보다 높은 종횡비 기하학적 형상을 제공한다. 예를 들어, 높은 종횡비 프로파일은 강성 또는 플라스틱 기판들 위의 와이어 그리드 편광자들(wire grid polarizers)을 위한 GLAD(glancing angle deposition) 기반 임프린트들을 제조하기 위해 요망가능하다. 그러나, (예컨대, 도 2에서 도시되는 바와 같은) 높은 종횡비를 가지는 대칭 구조물들은 보다 덜 기계적으로 안정적일 수 있는 반면, 기계적인 안정성은 비대칭 프로파일을 사용하는 구조물들에서 개선될 수 있다. 더욱이, 더 큰 체적의 금속(310)(예컨대, Al)은 덜 안정한 대칭 구조물 상에서보다 (예컨대, 도 3a에서 도시되는 바와 같은) 안정한 비대칭 프로파일 상에 비대칭적으로 증착될 수 있다. 일부 예들에서, 금속(310)은 또한, 비대칭 구조물 상에서 증착될 때, 대칭 구조물들 상에서보다 더 많이 수직으로 패킹될 수 있다.
[0041] 도 4는 본 개시의 구현예들에 따라 비대칭 구조물들을 제조하기 위한 예시적인 공정(400)을 예시한다. 단계(402)에서, 복수의 별개의 구조물들(420)은 기판(102) 상에 형성된다. 구조물들(420)은, 예를 들어, 임프린트 리소그래피, 포토 리소그래피 및 식각(etching), 또는 다른 적합한 제조 기술들에 의해 형성될 수 있다. 예를 들어, 구조물들(420)은, 전술된 바와 같이, 임프린트 리소그래피 시스템(100)을 사용하여 형성될 수 있다. 구조물들(420)은 일반적으로 대칭적인 프로파일을 갖는다. 다시 말해, 각각의 구조물(420)의 일 측(422a)의 형상은, 좌-우 대칭을 형성하는 각각의 구조물(420)의 반대편 측(422b)의 형상과 실질적으로 동일하다. 구조물들(420)의 시작 프로파일은, 정사각형 프로파일, 직사각형 프로파일, 사다리꼴 프로파일, 또는 삼각형 프로파일을 포함하는 (그러나 이에 제한되지 않음) 임의의 일반적으로 대칭인 형상을 포함할 수 있다. 또한, 구조물들(420)은 마이크로- 또는 나노-구조물들일 수 있다.
[0042] 단계(404)에서, 마스킹 재료(424)는 구조물들(420)에 도포된다. 마스킹 재료(424)는 마스킹 재료가 구조물들(420)을 비대칭으로 커버하는 것을 유발시키는 조건들 하에 도포된다. 예를 들어, 도시되는 바와 같이, 마스킹 재료(424)는 구조물들(420)의 측(422b)을 완전히 커버하지만, 구조물들(420)의 측(422a)을 커버하지 않는다. 그러나, 마스킹 재료(424)는 도 4에서 도시되는 바와 같이 정확히 도포될 필요는 없다. 마스킹 재료(424)는 임의의 요망되는 비대칭 패턴으로 구조물들(420)을 커버하도록 도포될 수 있다. 예를 들어, 측(422b)은 마스킹 재료(424)에 의해 단지 부분적으로 커버될 수 있지만, 완전히 커버되지 않을 수 있다. 측(422a)은 마스킹 재료(424)에 의해 부분적으로 커버될 수 있다. 예를 들어, 둘 모두 측들(422a and 422b)의 일부분은 마스킹 재료(424)에 의해 커버될 수 있다. 그러나, 구조물들(420)에 대한 마스킹 재료(424)의 비대칭적인 적용을 유지하기 위해, 마스킹 재료(424)에 의해 커버되는 측(422a)의 부분은 마스킹 재료(424)에 의해 커버되는 측(422b)의 부분보다 더 작을 수 있다.
[0043] 마스킹 재료(424)는 CVD(chemical vapor deposition), PVD(physical vapor deposition)을 포함하는 (그러나 이에 제한되지 않음) 증착 공정들을 사용하여 도포될 수 있다. 마스킹 재료(424)를 비대칭으로 도포하기 위한 예시적인 조건들은 도 7a 내지 도 7c를 참조하여 아래에서 더 상세히 설명된다. 추가적으로, 마스킹 재료(424)는 하기 재료들 중 하나를 포함할 수 있다: Cr, Ti, SiO2, Al2O3, ZrO2, Ag, Pt, 또는 Au.
[0044] 단계(406)에서, 구조물들(420)은 식각된다. 특별히, 도시되는 예에서, 패턴화된 층(150)은 구조물들(420)의 전체 형상을 수정하도록 식각되며, 이에 의해, 구조물들(420)에서 비대칭 프로파일을 발생시킨다. 예를 들어, 마스킹 재료(424)에 의해 커버되지 않은 구조물들(420)(및 패턴화된 층(150))의 부분들은 오목부들(426)을 형성하도록 식각된다. 구조물들(420)은, 습식 식각 공정, 플라즈마 식각 공정, 건식 식각 공정, 또는 이온 빔(ion beam) 식각/밀링 공정을 포함하는 (그러나 이에 제한되지 않음) 식각 공정들을 사용하여 식각될 수 있다.
[0045] 단계(408)에서, 마스킹 재료(424)가 제거된다. 예를 들어, 마스킹 재료(424)는 플라즈마 또는 화학적 스트리핑 공정을 사용하여 구조물들(420) 및 패턴화된 층(150)으로부터 스트리핑될 수 있다. 도시되는 바와 같이, 마스킹 재료를 제거하는 단계는 마스킹 재료(424)의 비대칭적인 도포 및 후속하는 식각에 의해 발생되는 구조물들(420a)의 비대칭 프로파일을 드러낸다.
[0046] 일부 구현예들에서, 선택적인 단계(410)에서, 비대칭 구조물들(420a)은 이들의 형상을 추가적으로 변경시키기 위해 두번 식각된다. 예를 들어, 구조물들에 도포되는 마스킹 재료 없는 두번째 식각은 비대칭 구조물들(420a)의 에지들을 라운딩하거나 매끄럽게하는 데 사용될 수 있다. 두번째 식각을 수행하는 데 사용되는 타이밍 및/또는 기술들은, 상이한 프로파일들, 예컨대 비대칭 구조물들(430)을 발생시키는 프로파일(428) 또는 비대칭 구조물들(434)을 발생시키는 프로파일(432)을 발생시키도록 변경될 수 있다. 예를 들어, 프로파일(428)(비대칭 구조물(430))은 CHF3, CF4, 및 Ar로의 상대적으로 더 낮은 이온 에너지 식각 레시피(예컨대, 보다 높은 압력, 보다 낮은 파워)를 사용함으로써 비대칭 구조물들(420a)로부터 발생될 수 있다. 보다 많은 테이퍼진 프로파일(432)(비대칭 구조물(434))이 CF4, 및 Ar로의 상대적으로 더 높은 이온 에너지 식각 레시피(예컨대, 보다 낮은 압력, 보다 높은 파워)를 사용함으로써 비대칭 구조물들(420a)로부터 발생될 수 있다.
[0047] 도 7a 내지 도 7c는 본 개시의 구현예들에 따라 마스킹 재료를 기판 상의 구조물에 비대칭으로 도포하기 위한 예시적인 공정을 예시한다. 도 7a는 증착 시스템(702)의 간소화된 블록 다이어그램을 도시한다. 예를 들어, 증착 시스템(702)은 CVD 시스템 또는 PVD 시스템일 수 있다. 증착 시스템(702)은 증착 재료(704)(예컨대, 마스킹 재료)를 기판(102) 상에 증착시킨다. 증착 재료(704)는, 일반적으로, 증착 재료가 기판(102)으로 전달됨에 따라 기상(gaseous phase) 상태이다. 예를 들어, CVD 시스템에서, 증착 재료(704)는 소스 가스일 수 있는 반면, PVD 시스템에서, 증착 재료(704)는 기판(102) 상으로 증발되거나 스퍼터링되는 소스 재료일 수 있다.
[0048] 증착 시스템(702)은 증착 재료(704)를 기판 상으로 일반적인 증착 방향(706)을 따라(예컨대, 도시되는 바와 같은 y-축을 따라) 지향시킨다. 당업자는, 증착 재료(704)가 가스 분자들의 무작위 모션들로 인해 실제로 단일의 직선 경로를 따라 진행하지 않지만, 일반적인 증착 방향이 결정될 수 있는 것을 이해할 것이다. 즉, 증착 재료(704)는 방향들의 좁은 범위로부터(전방향으로(omnidirectionally)가 아님) 기판을 향하여 일반적으로 지향된다. 간소함을 위해, 그러나, 증착 방향(706)은 직선 경로로서 지칭될 것이다.
[0049] 기판(102)은 증착 방향(706)에 대해 경사진다. 더 구체적으로는, 기판(102)은, 기판(102)이 증착 시스템의 증착 방향(706)에 대해 직각이 아닌 각도를 형성하도록 경사진다. 이러한 각도로 기판(102)을 경사지게 하는 것은 증착 재료(704)가 기판(102)으로부터 바깥쪽으로 연장하는 임의의 구조물들(예컨대, 도 4의 구조물들(420))에 대해 비대칭으로 도포되는 것을 유발시킨다. 예를 들어, 기판의 확대된 구역(A)에서 도시되는 바와 같이, 경사진 경우에, 구조물들(708)의 일 측은 증착 재료(704)의 경로로부터 구조물들(708)의 반대편 측을 차단하거나 쉐도우잉한다(shadow). 따라서, 증착 재료는 구조물들(708)의 차단되지 않은 측 상에 우선적으로 증착된다.
[0050] 일부 구현예들에서, 기판(102)은, 기판(102)이 증착 방향(706)에 대해 다양한 각도들로 경사지는 것을 허용하는 안내가능한 플랫폼(pilotable platform) 상에 장착될 수 있다. (도 5에 대해 아래에서 설명되는 바와 같이) 다수-단계 제조 공정들에서, 이는 제1 경사 각도의 제1 마스킹 재료 및 상이한 경사 각도들의 후속하는 마스킹(masking) 재료들의 도포를 허용할 수 있다. 더욱이, 기판(102)은 구조물들(708)의 비대칭적으로 마스킹하는 상이한 측들에 의해 상이한 구조 기하학적 형상들을 발생시키기 위해 다수의 축들을 중심으로 선회될 수 있다. 예를 들어, 도 7a에서 도시되는 기판(102)이 페이지 밖으로 연장하는 x-축을 중심으로 경사지는 것으로 예시되지만, 마스킹 재료의 후속하는 도포들을 위해, 기판(102)은 z-축을 중심으로 선회될 수 있다.
[0051] 도 7b 및 도 7c를 참조하면, 일부 구현예들에서, 증착 기판은 구조물들의 다수의 상이한 구역들(730a, 730b, 730c)을 포함할 수 있다. 이러한 구현예들을 위해, 증착 시스템(702)은, 증착 재료(704)가 다른 구역들(예컨대, 구역(730b, 730c))에 접촉하는 것을 방지하면서, 마스킹 재료들을 하나 이상의 특정 구역들(예컨대, 구역(730a))에 우선적으로 도포하기 위해 마스크 또는 셔터(shutter)(732)를 포함할 수 있다. 기판(102) 또는 마스크/셔터(732)는, 구역들(730a, 730b, 730c)이 증착 시스템(702)의 압력 또는 온도 조건들을 파괴할 필요 없이 또는 기판(102)의 경사 각도를 변경시킬 필요 없이 증착 재료(704)에 노출되는 것의 사이에서 교번하기 위해 원격으로 회전될 수 있다. 예를 들어, 기판(102)은 마스크/셔터(730)에서 윈도우(734)를 갖는 구조물들의 각각의 구역(730a, 730b, 730c)을 교번식으로 정렬하도록 원격으로 회전될 수 있다. 일부 구현예들에서, 마스크/셔터(732)는, 증착 시스템(702)의 압력 또는 온도 조건들을 파괴할 필요 없이 기판(102)을 위한 상이한 경사 각도를 사용하여 구조물들의 각각의 구역(730a, 730b, 730c)에 대한 증착 재료(704)의 도포를 허용할 수 있다.
[0052] 일부 구현예들에서, 공정(400)은 도 5에서 도시되고 그리고 아래에서 논의되는 바와 같이 반복될 수 있다. 도 5는 비대칭 구조물들을 제조하기 위한 제2 예시적인 공정(500)을 예시한다. 공정(500)은 공정(400)과 유사하지만, 공정(500)은 공정(400)의 단계들 중 일부 단계의 다수의 반복들을 포함한다.
[0053] 단계(502)에서, 복수의 별개의 구조물들(520)은 기판(102) 상에 형성된다. 구조물들(520)은, 예를 들어, 임프린트 리소그래피, 포토 리소그래피 및 식각, 또는 다른 적합한 제조 기술들에 의해 형성될 수 있다. 예를 들어, 구조물들(520)은, 전술된 바와 같이, 임프린트 리소그래피 시스템(100)을 사용하여 형성될 수 있다. 위에서 논의된 구조물들(420)과 유사하게, 구조물들(520)은 일반적으로 대칭인 프로파일을 갖는다. 또한, 구조물들(520)은 마이크로- 또는 나노-구조물들일 수 있다.
[0054] 단계(504)에서, 마스킹 재료(522)는 구조물들(520)에 도포된다. 마스킹 재료(522)는 마스킹 재료가 구조물들(520)을 비대칭으로 커버하는 것을 유발시키는 조건들 하에 도포된다. 예를 들어, 마스킹 재료(424)에 대해 위에서 논의된 바와 같이, 마스킹 재료(522)는 도 5에서 도시되는 바와 같이 정확히 도포될 필요가 없다. 마스킹 재료(522)는 임의의 요망되는 비대칭 패턴으로 구조물들(520)을 커버하도록 도포될 수 있다. 마스킹 재료(522)는 CVD(chemical vapor deposition), PVD(physical vapor deposition)을 포함하는 (그러나 이에 제한되지 않음) 증착 공정들을 사용하여 도포될 수 있다. 예를 들어, 도 7a 내지 도 7c에 대해 위에서 논의된 바와 같이, 마스킹 재료(522)는 마스킹 재료가 증착되고 있는 방향에 대해 직각이 아닌 경사 각도로 기판(102)을 경사지게 함으로써 구조물들(520)에 도포될 수 있다. 추가적으로, 마스킹 재료(522)는 하기 재료들 중 하나를 포함할 수 있다: Cr, Ti, SiO2, Al2O3, ZrO2, Ag, Pt, 또는 Au.
[0055] 단계(506)에서, 구조물들(520)은 식각된다. 특별히, 도시되는 예에서, 패턴화된 층(150)은 구조물들(520)의 전체 형상을 수정하도록 식각되며, 이에 의해, 구조물들(520)에서 비대칭 프로파일을 발생시킨다. 예를 들어, 마스킹 재료(522)에 의해 커버되지 않은 구조물들(520)(및 패턴화된 층(150))의 부분들은 오목부들(524)을 형성하도록 식각된다. 구조물들(520)은, 습식 식각 공정, 플라즈마 식각 공정, 건식 식각 공정, 또는 이온 빔(ion beam) 식각/밀링 공정을 포함하는 (그러나 이에 제한되지 않음) 식각 공정들을 사용하여 식각될 수 있다.
[0056] 단계(508)에서, 마스킹 재료(522)가 제거되며, 그리고 제2 마스킹 재료(526)는 이제 수정된 구조물들(520a)에 도포된다. 위에서 유의되는 바와 같이, 마스킹 재료(522)는 플라즈마 또는 화학적 스트리핑 공정을 사용하여 구조물들(520) 및 패턴화된 층(150)으로부터 스트리핑될 수 있다. 도시되는 바와 같이, 수정된 구조들(520a)은 마스킹 재료(522)의 비대칭적인 도포 및 후속하는 식각에 의해 발생되는 비대칭 생성물을 갖는다. 수정된 구조물들(520a)의 형상은, 제2 마스킹 재료(526)를 수정된 구조물들(520a)에 도포함으로써 추가적으로 변경될 수 있다. 제2 마스킹 재료(526)는 제1 마스킹 재료(522)의 재료와 동일한 재료이거나, 이와 다른 재료일 수 있다.
[0057] 제2 마스킹 재료(526)는 (예컨대, 도시되는 바와 같이) 제1 마스킹 재료와 유사하게 도포될 수 있다. 다시 말해, 제2 마스킹 재료는, 제1 마스킹 재료가 구조물들(520)에 도포되었던 구조물들(520a)의 동일한 측에 비대칭으로 도포될 수 있다. 일부 구현예들에서, 제2 마스킹 재료는, 제1 마스킹 재료(522)가 구조물들(520)에 도포된 방법과 상이한 구조물들(520a)의 측에 또는 구조물들(520a)의 다양한 측들에 대해 상이한 부분들에 비대칭으로 도포될 수 있다. 예를 들어, 위에서 논의되는 바와 같이, 제1 마스킹 재료(522)는 마스킹 재료가 증착되고 있는 방향에 대해 직각이 아닌 경사 각도로 기판(102)을 경사지게 함으로써 구조물들(520)에 도포될 수 있다. 이에 따라, 제2 마스킹 재료(526)는 제1 마스킹 재료(522)를 도포하는 데 사용되는 것과 상이한 각도로 기판(102)을 경사지게 함으로써 도포될 수 있다. 기판(102)은, 제1 마스킹 재료(522)가 구조물들(520)에 도포되었던 측과 구조물들(520a)의 상이한 측에 제2 마스킹 재료(526)가 도포되도록, 상이한 축을 중심으로 회전되거나 경사지게 될 수 있다.
[0058] 단계(510)에서, 구조물들(520a)은 식각된다. 특별히, 도시되는 예에서, 패턴화된 층(150)은 구조물들(520a)의 전체 형상을 수정하도록 식각되며, 이에 의해, 구조물들(520a)의 비대칭 프로파일을 추가적으로 수정한다. 예를 들어, 마스킹 재료(526)에 의해 커버되지 않은 구조물들(520a)(및 패턴화된 층(150)의 부분들은 오목부들(528)을 형성하도록 식각된다. 구조물들(520a)은, 습식 식각 공정, 플라즈마 식각 공정, 건식 식각 공정, 또는 이온 빔 식각/밀링 공정을 포함하는 (그러나 이에 제한되지 않음) 식각 공정들을 사용하여 식각될 수 있다.
[0059] 단계(512)에서, 마스킹 재료(526)가 제거된다. 예를 들어, 마스킹 재료(526)는 플라즈마 또는 화학적 스트리핑을 사용하여 구조물들(520) 및 패턴화된 층(150)으로부터 스트리핑될 수 있다. 도시되는 바와 같이, 마스킹 재료를 제거하는 것은 마스킹 재료(526)의 비대칭적인 도포 및 후속하는 식각에 의해 발생되는 구조물들(520b)의 비대칭 프로파일을 드러낸다.
[0060] 공정(400)의 선택적인 단계(408)는 단계(512) 후에 또는 제1 마스킹 재료(522)가 단계(506)에서 제거된 후에 또는 둘 모두 후에 수행될 수 있다. 더 구체적으로는, 비대칭 구조물들(520a, 520b) 중 하나 또는 둘 모두는 이들의 형상을 추가적으로 변경시키도록 도포되는 마스킹 재료 없이 식각될 수 있다.
[0061] 도 6은 비대칭 구조물들을 제조하기 위한 제3 예시적인 공정(600)을 예시한다. 공정(600)은 비대칭 구조물의 제조를 위한 비대칭으로 도포된 MACE(metal assisted chemical etching) 재료의 사용을 포함한다. 공정들(400 및 500)에서와 같이, 복수의 별개의 구조물들(620)은 기판(102) 상에 형성된다. 구조물들(620)은, 예를 들어, 임프린트 리소그래피, 포토 리소그래피 및 식각, 또는 다른 적합한 제조 기술들에 의해 형성될 수 있다. 위에서 논의된 구조물들(420 및 520)과 유사하게, 구조물들(620)은 일반적으로 대칭인 프로파일을 갖는다. 또한, 구조물들(620)은 마이크로- 또는 나노-구조물들일 수 있다.
[0062] 단계(602)에서, 마스킹 재료(622) 및 MACE 촉매 재료(624)가 구조물들(620)에 도포된다. 마스킹 재료(622) 및 촉매 재료(624)는, 마스킹 재료(622) 및 촉매 재료(624)가 구조물들(620)을 비대칭으로 커버하는 것을 유발시키는 조건들 하에서 도포된다. 예를 들어, 마스킹 재료(622) 및 촉매 재료(624)는 CVD 및 PVD 공정들을 포함하는 (그러나 이에 제한되지 않음) 증착 공정들을 사용하여 도포될 수 있다. 마스킹 재료(622) 및 촉매 재료(624)를 비대칭으로 도포하기 위한 예시적인 조건들은 도 7a 내지 도 7c를 참조하여 아래에서 더 상세히 설명된다. 추가적으로, 마스킹 재료(622)는 하기 재료들 중 하나를 포함할 수 있다: Cr, Ti, SiO2, Al2O3, ZrO2, Ag, Pt, 또는 Au. 촉매 재료(624)는 하기 재료들 중 하나를 포함할 수 있다: Au, Pt, Au-Pd 합금.
[0063] 일부 구현예들에서, 마스킹 재료(622) 및 촉매 재료(624)는, 도 6에 도시되는 바와 같이, 상이한 비대칭 패턴들을 발생시키기 위해 상이한 조건들 하에서 도포될 수 있다. 예를 들어, 마스킹 재료(622)는 증착 시스템의 증착 방향에 대해 제1 각도로 기판(102)을 경사지게 함으로써 도포될 수 있으며, 그리고 촉매 재료(624)는 제1 각도와 상이한 제2 각도로 기판(102)을 경사지게 함으로써 도포될 수 있다.
[0064] 일부 구현예들에서, 촉매 재료(624)는 마스킹 재료(622) 없이 구조물들에 홀로 도포될 수 있다. 더욱이, 비록 마스킹 재료가 설명되고 촉매 재료(624) 전의 구조물들에 도포되는 것으로 도시되지만, 일부 구현예들에서, 촉매 재료(624)는 마스킹 재료(622) 전에 도포될 수 있다.
[0065] 단계(604)에서, 구조물들(620)은 식각된다. 특별히, 도시되는 예에서, 패턴화된 층(150)은 구조물들(620)의 전체 형상을 수정하도록 식각되며, 이에 의해, 구조물들(620)에서 비대칭 프로파일을 발생시킨다. 예를 들어, 마스킹 재료(622)에 의해 커버되지 않지만 촉매 재료(624)에 의해 커버되는 구조물들(620)(및 패턴화된 층(150))의 부분들은 오목부들(626)을 형성하도록 식각된다. 촉매 재료(624)는, 구조물들(620) 및 패턴화된 층(150)보다 더 높은 속도로 식각될 촉매와 단독으로 접촉하는 구조물들(620)의 이들의 부분들 및 패턴화된 층(150)을 유발시킨다.
[0066] 단계(606)에서, 마스킹 재료(622) 및 임의의 잔여 촉매 재료(624)가 제거된다. 예를 들어, 마스킹 재료(622) 및 잔여 촉매 재료(624)는 플라즈마 또는 화학적 스트리핑 공정을 사용하여 구조물들(620) 및 패턴화된 층(150)으로부터 스트리핑될 수 있다. 도시되는 바와 같이, 마스킹 재료(622) 및 잔여 촉매 재료(624)를 제거하는 것은 공정(600)에 의해 발생되는 구조물들(620a)의 비대칭 프로파일을 드러낸다.
[0067] 도 8은 본 개시의 구현예들에 따라 비대칭 구조물들을 제조하기 위한 예시적인 방법(800)의 흐름도를 도시한다. 공정(800)은 논리적 흐름 그래프에 배열되는 참조된 행위들의 집합으로서 예시된다. 행위들이 설명되는 순서는 제한으로서 해석되는 것으로 의도되지 않으며, 그리고 임의의 수의 설명된 행위들은 공정을 구현하기 위해 다른 순서들로 그리고/또는 병행하여 조합될 수 있다.
[0068] 복수의 별개의 구조물들은 기판(802) 상에 형성된다. 구조물들은, 예를 들어, 임프린트 리소그래피, 포토 리소그래피 및 식각, 또는 다른 적합한 제조 기술들에 의해 형성될 수 있다. 예를 들어, 구조물들은, 전술된 바와 같이, 임프린트 리소그래피 시스템(100)을 사용하여 형성될 수 있다. 일부 예들에서, 구조물들은 일반적으로 대칭인 프로파일을 갖는다. 다시 말해, 각각의 구조물의 일 측의 형상은 각각의 구조물의 반대편 측의 형상과 실질적으로 동일하여, 이에 의해 좌-우 대칭을 형성한다. 구조물들의 시작 프로파일은, 정사각형 프로파일, 직사각형 프로파일, 사다리꼴 프로파일, 또는 삼각형 프로파일을 포함하는 (그러나 이에 제한되지 않음) 임의의 일반적으로 대칭인 형상을 포함할 수 있다. 또한, 구조물들은 마이크로- 또는 나노-구조물들일 수 있다.
[0069] 일부 구현예들에서, 구조물들은 다수의 별도 구역들에서 형성된다. 예를 들어, 구조물들의 다수의 필드들은 단일 기판 상에 형성될 수 있다. 일부 경우들에서, 구조물들의 각각의 구역은 유사하게 성형된 비대칭 구조물들을 형성하기 위해 유사하게 처리된다. 다른 경우들에서, 구조물들의 각각의 구역은 상이하게 성형된 비대칭 구조물들을 동일한 기판 상에 형성하기 위해 상이하게 처리된다.
[0070] 마스킹 재료는 구조물들(804)에 비대칭으로 도포된다. 마스킹 재료는, 마스킹 재료가 구조물들을 비대칭으로 커버하는 비대칭 마스킹 패턴을 형성하는 것을 유발시키는 조건들 하에서 도포된다. 예를 들어, 구조물들의 각각 또는 구조물들 중 일부를 위해, 마스킹 재료는 구조물의 제1 측을 완전히 커버할 수 있지만, 구조물의 반대편의 제2 측을 커버할 수 없다. 마스킹 재료는 임의의 요망되는 비대칭 패턴으로 구조물들을 커버하도록 도포될 수 있다. 예를 들어, 구조물들의 제1 측은 마스킹 재료에 의해 단지 부분적으로 커버될 수 있지만, 완전히 커버되지 않을 수 있다. 반대편의 제2 측은 또한, 마스킹 재료에 의해 부분적으로 커버될 수 있다. 그러나, 구조물들에 대한 마스킹 재료의 비대칭적인 적용을 유지하기 위해, 마스킹 재료에 의해 커버되는 제1 측의 부분은 마스킹 재료에 의해 커버되는 제2 측의 부분보다 더 작을 수 있다.
[0071] 마스킹 재료는 CVD 및 PVD 공정들을 포함하는 (그러나 이에 제한되지 않음) 증착 공정들을 사용하여 도포될 수 있다. 마스킹 재료를 비대칭으로 도포하기 위한 조건들은, 증착 재료가 증착 시스템(예컨대, 도 7a 내지 도 7c를 참조하여 전술된 바와 같음)에서 기판으로 전달되는 방향에 대해 직각이 아닌 각도로 기판을 경사지게 하는 것을 포함할 수 있다. 추가적으로, 마스킹 재료는 하기 재료들 중 하나를 포함할 수 있다: Cr, Ti, SiO2, Al2O3, ZrO2, Ag, Pt, 또는 Au. 일부 구현예들에서, MACE 촉매 재료는 마스킹 재료 이외에도, 또는 마스킹 재료 대신에 구조물들에 비대칭으로 도포될 수 있다(예컨대, 공정(600)을 참조로 하여 전술된 바와 같음).
[0072] 구조물들의 마스킹되지 않는 부분들은 식각된다(806). 구조물들 및/또는 구조물들 아래의 재료의 층(들)은 구조물들의 전체 형상을 수정하도록 식각되고, 이에 의해, 구조물들에서 비대칭 프로파일을 발생시킨다. 예를 들어, 마스킹 재료에 의해 커버되지 않은 구조물들의 부분들은 구조물들의 오목부들 및/또는 구조물들 아래의 재료의 잔여 층을 형성하도록 식각된다. 구조물들은, 습식 식각 공정, 플라즈마 식각 공정, 건식 식각 공정, 또는 이온 빔 식각/밀링 공정을 포함하는 (그러나 이에 제한되지 않음) 식각 공정들을 사용하여 식각될 수 있다.
[0073] 마스킹 재료는 구조물들(808)로부터 제거된다. 예를 들어, 마스킹 재료는, 플라즈마 또는 화학적 스트리핑 공정을 사용하여 구조물들 및 밑에 있는 층(들)로부터 스트리핑될 수 있다. 마스킹 재료를 제거하는 것은 마스킹 재료의 비대칭적인 도포 및 후속하는 식각에 의해 발생되는 구조물들의 비대칭 프로파일을 드러낸다.
[0074] 일부 구현예들에서, 단계(804) 및 단계들(804 내지 808)로 복귀하는 공정은, 파선(809)에 의해 표시되는 바와 같이, 반복된다. 예를 들어, 공정(500)에 대해 위에서 논의된 바와 같이, 단계들(804 내지 808)은 구조물들의 비대칭 형상을 추가적으로 변경시키도록 반복될 수 있다. 예를 들어, 다른 마스킹 재료는 상이한 비대칭 마스킹 패턴을 발생시키기 위해 상이한 조건들 하에서 도포될 수 있다.
[0075] 구조물들은, 도포된 마스킹 재료(810) 없이 선택적으로 식각될 수 있다. 예를 들어, 구조물들에 도포되는 마스킹 재료가 없는 두번째 식각은 비대칭 구조물들의 에지들을 라운딩하거나 매끄럽게하는 데 사용될 수 있다. 제2 식각을 수행하는 데 사용되는 타이밍 및/또는 기술들은 상이한 프로파일들을 발생시키도록 변경될 수 있다.
[0076] 비대칭 마이크로- 및 나노-구조물들은 광학 디바이스들에서의 사용을 위해 회절 패턴들을 생성하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 비대칭 구조물들을 포함하는 회절 패턴들은, 광학 도파관들에서 사용되는 광학 커플러들 또는 회전 렌즈들과 같은 디바이스들을 위한 보다 효과적인 광학 회절 패턴들을 제공할 수 있다.
[0077] 도 9a 및 도 9b는 비대칭 구조물들이 사용될 수 있는 예시적인 디바이스들을 도시한다. 도 9a는 예시적인 광학 시스템(900)의 사시도를 도시한다. 광학 시스템(900)은, 예를 들어, 하나의 가상 현실 또는 증강 현실 안경으로서 예시되는 광학 투사 시스템(optical projection system)이다. 예시적인 광학 시스템은, 이미지를 시스템(900)의 렌즈(904) 상에 투사하기 위해 회절 렌즈들 및 커플러들을 포함할 수 있다. 시스템(900)은 (예컨대, 프로세서로부터) 데이터 표시 이미지를 수신할 수 있고, 그리고 시스템(900)의 렌즈(904) 상의 구역(902) 상에 이미지를 투사할 수 있다. 이에 따라, 사용자는, 렌즈들(904)을 통해 보이는 장면 상에 중첩되는 것으로 구역(902)에 투사되는 이미지 모두를 볼 수 있다. 다른 예시적인 투사 시스템들은, 비디오 프로젝터들, 모바일 비디오 프로젝터들, 헤즈-업 디스플레이들(heads-up displays)(예컨대, 차량들을 위한 헤즈-업 디스플레이들), 현미경들, 망원경들, 및 다른 광학 디바이스들(그러나 이에 제한되지 않음)을 포함할 수 있다. 다른 예시적인 광학 시스템들(900)에서, 비대칭 구조물들은 반사형 편광 필름들(reflective polarizer films)(예를 들어, GLAD 와이어 그리드 편광기들(Wire Grid Polarizers))에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 비대칭 구조물들은, 스마트폰들, LCD 모니터들, LCD 텔레비젼들, 테블릿 컴퓨터들 등에서 사용되는 것들과 같은 LCD 디스플레이 시스템들을 위한 반사형 편광 필름들에서 사용될 수 있다.
[0078] 도 9b는 사용자의 눈의 전방에 포지셔닝될 수 있는 렌즈(952) 내에 이미지를 투사하기 위한 도파관(950)의 평면도를 도시한다. 예를 들어, 도파관(950)은, 증강 현실 이미지들을 사용자에게 제공하기 위해 하나의 안경(954)에 부착될 수 있다. 도파관(950)은 프로세서로부터 이미지 데이터를 수신하고, 도파관(950)의 렌즈(952) 내에 이미지를 투사한다.
[0079] 투사 시스템(900) 및 도파관(950)의 회절 렌즈들 및 광학 커플러들은 이러한 렌즈들 및 광학 커플러들의 회절 효율을 개선시키기 위해 (위에서 개시된 바와 같은) 비대칭 마이크로- 및/또는 나노-구조물들을 갖는 회절 패턴들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 개선된 회절 효율은 사용자에게 보다 밝고, 보다 잘 보이는 이미지들을 초래할 수 있다. 개선된 회절 효율은 또한 증강 현실 및 다른 광학 시스템들에 대한 에너지 절약들을 초래할 수 있다.
[0080] 비록 회절 패턴들이 광학 시스템들을 참조로 하여 설명되지만, 본 개시의 구현예들이 가시광을 위한 회절 패턴들에 제한되지 않는 것이 이해되어야 한다. 대신에, 본원에 설명되는 마이크로- 및 나노-구조물들 및 이러한 구조물들을 제조하는 공정들은 제조된 구조물들의 특징들에 대응하는 파장들을 가지는 다양한 전자기 파동들을 위한 회절 패턴들을 발생시키는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 본원에 설명된 마이크로- 및 나노-구조물들은 IR(infrared) 파장들로부터 UV(ultraviolet) 파장들로, 그리고 잠재적으로 X-레이들로의 범위에 있는 전자기 파장들을 위한 회절 패턴들에서 기능성이 있을 수 있다.
[0081] 다수의 예들이 예시 목적들을 위해 설명되었지만, 이전 설명은 본 발명의 범주를 제한하는 것으로 의도되지 않으며, 이는 첨부된 청구항들의 범주에 의해 규정된다. 다른 예들 및 수정들이 다음의 청구항들의 범주 내에 존재하고 존재할 것이다.

Claims (20)

  1. 비대칭 구조물들을 형성하는 마이크로리소그래픽 방법(microlithographic method)으로서,
    상기 방법은,
    기판 상의 공통 표면으로부터 연장하는 복수의 별개의 구조물들을 형성하는 단계;
    각각의 구조물의 일 측의 적어도 일부분이 마스킹 재료(masking material)가 없도록, 상기 마스킹 재료가 상기 구조물들을 비대칭으로 커버하는 것을 유발시키는 조건들 하에서, 상기 마스킹 재료를 상기 구조물들 위에 도포하는 단계;
    상기 마스킹 재료에 의해 커버되지 않은 상기 구조물들의 영역(area)을 식각하는(etching) 단계; 및
    상기 구조물들로부터 상기 마스킹 재료를 스트리핑하는(stripping) 단계를 포함하는,
    비대칭 구조물들을 형성하는 마이크로리소그래픽 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 마스킹 재료가 상기 구조물들을 비대칭으로 커버하는 것을 유발시키는 상기 조건들은, 상기 마스킹 재료가 증착 시스템에 의해 도포되는 증착 방향에 대해 직각이 아닌 각도로 상기 기판을 경사지게 하는 것을 포함하는,
    비대칭 구조물들을 형성하는 마이크로리소그래픽 방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 구조물들은 상기 구조물들의 제1 구역 및 상기 구조물들의 제2 구역을 포함하며, 그리고
    상기 마스킹 재료를 상기 구조물들에 비대칭으로 도포하는 단계는, 상기 마스킹 재료를 상기 구조물들의 제1 구역에 도포하면서, 상기 구조물들의 제2 구역을 마스킹하는(masking) 단계를 포함하는,
    비대칭 구조물들을 형성하는 마이크로리소그래픽 방법.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 마스킹 재료를 상기 구조물들에 비대칭으로 도포하는 단계는, 상기 마스킹 재료를 상기 구조물들의 제2 구역에 도포하면서, 상기 구조물들의 제1 구역(region)을 마스킹하는 단계를 포함하는,
    비대칭 구조물들을 형성하는 마이크로리소그래픽 방법.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 구조물들의 영역을 식각하는 단계는, 습식 식각 공정, 건식 식각 공정, 또는 이온 빔 식각 공정 중 하나를 수행하는 단계를 포함하는,
    비대칭 구조물들을 형성하는 마이크로리소그래픽 방법.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 마스킹 재료가 없는 상기 각각의 구조물의 일 측의 부분은 제1 부분이며, 그리고
    상기 방법은, 상기 각각의 구조물의 일 측의 적어도 제2 부분이 금속 촉매 층이 없도록, 상기 금속 촉매 층이 상기 구조물들을 비대칭으로 커버하는 것을 유발시키는 제2 조건들 하에서 MACE(metal assisted chemical etching)을 위한 상기 금속 촉매 층을 상기 구조물들 위에 도포하는 단계를 더 포함하는,
    비대칭 구조물들을 형성하는 마이크로리소그래픽 방법.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 제2 부분은 상기 제1 부분과 상이한,
    비대칭 구조물들을 형성하는 마이크로리소그래픽 방법.
  8. 제6 항에 있어서,
    상기 마스킹 재료가 상기 구조물들을 비대칭으로 커버하는 것을 유발시키는 상기 조건들은, 상기 마스킹 재료가 증착 시스템에 의해 도포되는 방향에 대해 직각이 아닌 제1 각도로 상기 기판을 경사지게 하는 것을 포함하며,
    상기 금속 촉매 층이 상기 구조물들을 비대칭으로 커버하는 것을 유발시키는 제2 조건들은, 상기 금속 촉매 층이 상기 증착 시스템에 의해 도포되는 방향에 대해 직각이 아닌 제2 각도로 상기 기판을 경사지게 하는 것을 포함하며, 그리고
    상기 직각이 아닌 제2 각도는 상기 직각이 아닌 제1 각도와 상이한,
    비대칭 구조물들을 형성하는 마이크로리소그래픽 방법.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 마스킹 재료를 상기 기판으로부터 스트리핑하는 단계 후에, 상기 구조물들을 식각하는 단계를 더 포함하는,
    비대칭 구조물들을 형성하는 마이크로리소그래픽 방법.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 구조물들은, 상기 구조물들의 영역을 식각하는 단계 전에, 정사각형 프로파일, 직사각형 프로파일, 사다리꼴 프로파일, 또는 삼각형 프로파일을 가지는,
    비대칭 구조물들을 형성하는 마이크로리소그래픽 방법.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 마스킹 재료는, Cr, Ti, SiO2, Al2O3, ZrO2, Ag, Pt, 및 Au 중 적어도 하나를 포함하는,
    비대칭 구조물들을 형성하는 마이크로리소그래픽 방법.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 구조물들은 Si, SiO2, 중합체 재료, 또는 유기-무기 하이브리드(hybrid) 재료를 포함하는,
    비대칭 구조물들을 형성하는 마이크로리소그래픽 방법.
  13. 제1 항에 있어서,
    상기 구조물들은 나노-구조물들인,
    비대칭 구조물들을 형성하는 마이크로리소그래픽 방법.
  14. 제1 항에 있어서,
    상기 구조물들은 마이크로-구조물들인,
    비대칭 구조물들을 형성하는 마이크로리소그래픽 방법.
  15. 광학 디바이스(optical device)로서,
    기판을 포함하며, 상기 기판은 상기 기판 상에 복수의 구조물들을 포함하는 회절 패턴(diffraction pattern)을 포함하며, 상기 구조물들 각각은 제1 측면(side surface) 및 상기 제1 측면의 반대편에 있는 제2 측면을 가지며,
    상기 제1 측면의 프로파일은 상기 제2 측면의 프로파일에 대해 비대칭인,
    광학 디바이스.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 구조물들은, Si, SiO2, 중합체 재료, 또는 유기-무기 하이브리드 재료 중 하나를 포함하는,
    광학 디바이스.
  17. 제15 항에 있어서,
    상기 구조물들은 나노-구조물들인,
    광학 디바이스.
  18. 제15 항에 있어서,
    상기 구조물들은 마이크로-구조물들인,
    광학 디바이스.
  19. 제15 항에 있어서,
    상기 복수의 구조물들은 제1 비대칭 프로파일을 가지는 복수의 제1 구조물들 및 상기 제1 비대칭 프로파일과 상이한 제2 비대칭 프로파일을 가지는 복수의 제2 구조물들을 포함하는,
    광학 디바이스.
  20. 제15 항에 있어서,
    상기 시스템은 가상 현실 시스템(virtual reality system) 또는 증강 현실 시스템(augmented reality system)인,
    광학 디바이스.
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