RU2413255C2 - Поляризатор на основе решетки нанопроводников - Google Patents
Поляризатор на основе решетки нанопроводников Download PDFInfo
- Publication number
- RU2413255C2 RU2413255C2 RU2007149077A RU2007149077A RU2413255C2 RU 2413255 C2 RU2413255 C2 RU 2413255C2 RU 2007149077 A RU2007149077 A RU 2007149077A RU 2007149077 A RU2007149077 A RU 2007149077A RU 2413255 C2 RU2413255 C2 RU 2413255C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- clause
- surface layer
- outer region
- silicon
- oxide
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 65
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims abstract description 45
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 45
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims abstract description 40
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 36
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 claims abstract description 29
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 21
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims abstract description 17
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 13
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 12
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims description 29
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 claims description 25
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 24
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N nitrogen Substances N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 claims description 18
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 16
- -1 nitrogen ions Chemical class 0.000 claims description 16
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 14
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims description 13
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 12
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 12
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 8
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 7
- WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N Trioxochromium Chemical compound O=[Cr](=O)=O WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910000423 chromium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 6
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 6
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 6
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 4
- 229910052743 krypton Inorganic materials 0.000 claims description 4
- DNNSSWSSYDEUBZ-UHFFFAOYSA-N krypton atom Chemical compound [Kr] DNNSSWSSYDEUBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 claims description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 claims description 4
- DOTMOQHOJINYBL-UHFFFAOYSA-N molecular nitrogen;molecular oxygen Chemical compound N#N.O=O DOTMOQHOJINYBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 3
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 2
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 claims 5
- 229910000577 Silicon-germanium Inorganic materials 0.000 claims 3
- LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N [Si].[Ge] Chemical compound [Si].[Ge] LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 3
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims 3
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims 1
- YBMRDBCBODYGJE-UHFFFAOYSA-N germanium oxide Inorganic materials O=[Ge]=O YBMRDBCBODYGJE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- PVADDRMAFCOOPC-UHFFFAOYSA-N oxogermanium Chemical compound [Ge]=O PVADDRMAFCOOPC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000003491 array Methods 0.000 abstract description 3
- 238000000151 deposition Methods 0.000 abstract description 3
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 40
- 239000010408 film Substances 0.000 description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 description 8
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 8
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 8
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 6
- 238000010849 ion bombardment Methods 0.000 description 6
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 description 6
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 5
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 5
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 4
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 4
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 2
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 238000007735 ion beam assisted deposition Methods 0.000 description 2
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000008119 colloidal silica Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 229910021419 crystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000000025 interference lithography Methods 0.000 description 1
- 238000007737 ion beam deposition Methods 0.000 description 1
- 238000001659 ion-beam spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910021423 nanocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003954 pattern orientation Effects 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 239000002985 plastic film Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 150000003376 silicon Chemical class 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 238000007619 statistical method Methods 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/30—Polarising elements
- G02B5/3025—Polarisers, i.e. arrangements capable of producing a definite output polarisation state from an unpolarised input state
- G02B5/3058—Polarisers, i.e. arrangements capable of producing a definite output polarisation state from an unpolarised input state comprising electrically conductive elements, e.g. wire grids, conductive particles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S438/00—Semiconductor device manufacturing: process
- Y10S438/974—Substrate surface preparation
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S438/00—Semiconductor device manufacturing: process
- Y10S438/982—Varying orientation of devices in array
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/249921—Web or sheet containing structurally defined element or component
- Y10T428/249953—Composite having voids in a component [e.g., porous, cellular, etc.]
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/249921—Web or sheet containing structurally defined element or component
- Y10T428/249953—Composite having voids in a component [e.g., porous, cellular, etc.]
- Y10T428/249961—With gradual property change within a component
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Polarising Elements (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
Поляризатор изготавливается способом, содержащим осаждение слоя металла поверх прозрачной подложки и первого материала с образованием поверхностного слоя поверх слоя металла; вызывание по существу однородного напряжения, ориентированного в первом направлении, в поверхностном слое, облучение поверхностного слоя потоком ионов до образования твердой наномаски, содержащей по существу периодический массив по существу параллельных удлиненных элементов, имеющих волнообразное поперечное сечение. По меньшей мере, некоторые из этих элементов имеют следующую структуру в поперечном сечении: внутренняя область из первого материала и первая внешняя область из второго материала, покрывающая первую часть внутренней области, при этом второй материал образован за счет модификации первого материала потоком ионов. Далее осуществляют травление через поверхностный слой и через слой металла вплоть до поверхности оптически прозрачной подложки при использовании наномаски для переноса рисунка удлиненных элементов в слой металла и удаление частей поверхностного слоя, остающихся после травления, со слоя металла. Технический результат - разработки эффективных способов формирования больших массивов нанопроводников с периодом 150 нм или менее. 4 н. и 38 з.п. ф-лы, 10 ил.
Description
Родственные заявки
Эта заявка испрашивает приоритет по предварительной заявке на патент США с порядковым №60/686495, поданной 1 июня 2005 г., и заявке на патент США №11/421384, поданной 31 мая 2006 г., обе из которых включены сюда посредством ссылки во всей их полноте.
Область изобретения
Изобретение относится к нелитографским способам изготовления таких устройств, как поляризатор, состоящий из решетки металлических проводников, расположенной на поверхности оптически прозрачной подложки или встроенной в эту подложку, при заполнении канавок на подложке металлом. Оно также в общем относится к способам и устройствам для формирования периодических решеток проводников с периодом 150 нм или менее.
Предпосылки изобретения
Поляризаторы с решеткой проводников широко используются в устройствах для графического отображения информации (например, см. патент США №6452724, включенный сюда посредством ссылки). Обычно используемая технология изготовления этих устройств основана на оптической или интерференционной литографии. Однако стоимость, связанная с использованием инструментов, предназначенных для этих применений, считается очень существенной. Существующий подход и инструменты делают трудным изменение масштаба производства от полупроводниковых пластин меньших размеров до подложек с большими площадями (таких как стеклянные или пластмассовые листы). Кроме того, существующий подход делает очень трудным создание структур-решеток проводников с периодом 150 нм или менее. И хотя различные применения имеют разные требования, структуры с меньшим размером элементов обычно связывают с более высокими эксплуатационными характеристиками.
Способ формирования нанорельефа на поверхности пленки, содержащий плазменную модификацию наноструктур размером порядка длины волны (от англ. wave ordered structure, WOS), сформированных на слое аморфного кремния, был раскрыт в российском патенте RU 2204179, включенном сюда посредством ссылки.
Этот подход схематично проиллюстрирован на Фигуре 1. Он содержит следующие этапы. Сначала поверх целевого тонкопленочного слоя 101 наносят слой аморфного кремния 102. Затем этот слой кремния распыляют потоком ионов азота так, чтобы создать массив наноструктур размером порядка длины волны. Получающаяся в результате наноструктура размером порядка длины волны содержит относительно толстые области аморфного нитрида кремния 103 и относительно тонкие области аморфного нитрида кремния 104, расположенные соответственно на передних и задних сторонах волновой структуры 104. Как показано, впадины волн отстоят от поверхности пленочного слоя 101 на расстояние D, равное приблизительно одной трети длины волны наноструктуры (λ). После того, как наноструктура размером порядка длины волны сформирована, ее плоский рисунок переносят в нижележащий пленочный слой 101 путем селективного травления слоя аморфного кремния 102, используя области 103 и 104 в качестве наномаски.
Однако эксперименты с использованием наноструктур, полученных наклонным распылением аморфного кремния ионами азота (система N2 +-Si), показали, что эти структуры часто не обладают желательной степенью естественного порядка (т.е. высокой когерентностью). Фигура 2 показывает массив наноструктур, изготовленных с помощью этой технологии. Эта фигура показывает, что даже в относительно небольшой области этот массив имеет существенное число дефектов. Он может быть недостаточно когерентным для оптоэлектронных применений.
Сущность изобретения
Разнообразные оптоэлектронные применения могут выиграть от разработки эффективных способов формирования больших массивов нанопроводников с периодом 150 нм или менее.
Чтобы изготовить такие структуры, данное изобретение использует твердую наномаску, сформированную облучением слоя первого материала потоком ионов. Маска предназначена для использования при переносе по существу периодического рисунка на тонкую пленку. Эта наномаска содержит по существу периодический массив по существу параллельных удлиненных элементов, имеющих волнообразное поперечное сечение. По меньшей мере некоторые из этих элементов имеют следующее поперечное сечение: внутренняя область из первого материала, первая внешняя область из второго материала, покрывающая первую часть внутренней области, и вторая внешняя области из второго материала, покрывающая вторую часть внутренней области и соединяющаяся с первой внешней областью на гребне волны. Первая внешняя область предпочтительно является существенно более толстой, чем вторая внешняя область. Второй материал образован за счет модификации первого материала потоком ионов.
Краткое описание чертежей
Фигура 1 схематично иллюстрирует формирование нанорельефа на поверхности пленки в системе N2 +-Si.
Фигура 2 показывает СЭМ-изображение одного варианта воплощения волнообразной наноструктуры, сформированной в системе N2 +-Si без предварительной ориентирующей обработки.
Фигура 3 схематично иллюстрирует этапы в одном варианте воплощения способа формирования поляризатора с решеткой проводников.
Фигура 4 схематично иллюстрирует устройство для предварительной ориентирующей полировки.
Фигура 5 схематично иллюстрирует процесс формирования когерентной, низкоамплитудной волнообразной наноструктуры на поверхности арсенида галлия с помощью распыления ионами N2 + и геометрию индивидуальной волны согласно предпочтительному варианту воплощения.
Фигура 6 показывает СЭМ-изображение волнообразной наноструктуры, сформированной в системе O2 +-Si на глубину Dm после последующего дополнительного распыления ионами N2 + согласно предпочтительному варианту воплощения.
Фигура 7 показывает СЭМ-изображение волнообразной наноструктуры, сформированной в системе N2 +-Si.
Фигура 8 схематично иллюстрирует один вариант воплощения этапов изготовления поляризатора с решеткой проводников, расположенной внутри прозрачной подложки.
Фигура 9 схематично иллюстрирует производственную линию, осуществляющую один вариант воплощения данного изобретения на непрерывно перемещающейся подложке.
Фигура 10 схематично иллюстрирует основанную на плазме ионнолучевую систему для ионнолучевого распыления согласно одному варианту воплощения данного изобретения.
Подробное описание предпочтительных вариантов воплощения
Здесь представлены подробные описания предпочтительных вариантов воплощения. Необходимо, однако, понимать, что предложенные изобретения могут быть воплощены в различных формах. Поэтому конкретные варианты осуществления, раскрытые здесь, не должны интерпретироваться как ограничивающие.
Предварительная обработка (обработка, примененная перед этапом распыления) слоя аморфного кремния, вызывающая однородное анизотропное напряжение в пределах этого слоя, значительно увеличивает степень ориентации рисунка наноструктуры (т.е. его когерентность).
Согласно этому подходу слой, в котором будет построена структура порядка длины волны (WOS), изготовляют так, что в нем имеется по существу однородное механическое анизотропное напряжение. Напряжение может быть вызвано («наведено») во время процесса осаждения за счет применения анизотропной поверхностной обработки или дополнительного облучения, или после осаждения, до ионной бомбардировки или одновременно с ионной бомбардировкой.
В одном предпочтительном варианте воплощения в качестве предварительного этапа перед формированием наноструктуры используют ориентированную полировку (полировку поверхности в одном предпочтительном направлении) в направлении гребней волн подлежащей формированию волнообразной наноструктуры, тем самым значительно увеличивая степень ориентации рисунка (т.е. его когерентность).
Фигура 3 иллюстрирует предпочтительный вариант воплощения данного изобретения, используемый для изготовления поляризатора с решеткой проводников на прозрачной стеклянной подложке. Здесь показана структура 310, содержащая подложку (например, из стекла) 301, пленку 302 металла (например, алюминия, меди, серебра или других проводящих металлов, толщиной приблизительно 70 нм) и слой 304 аморфного кремния (толщиной приблизительно 210 нм).
Слой 304 аморфного кремния осаждают магнетронным распылением кремниевой мишени, испарением кремниевой мишени электронным лучом в глубоком вакууме или другим способом, известным в данной области техники. Толщину слоя 304 выбирают так, чтобы позволить сформировать наноструктуру с длиной волны λ, приблизительно равной 70 нм.
Поверхность слоя 304 подвергают ориентирующей полировке (полировка поверхности в одном предпочтительном направлении) с суспензией или порошком, размер частиц которой(го) является не большим, чем значение, приблизительно равное двум длинам волны наноструктуры размером порядка длины волны, чтобы достигнуть достаточно анизотропной пластичной деформации поверхности кремния. В этом примере направление 305 обработки перпендикулярно плоскости чертежа на Фигуре 1. Структура 311 является результатом вышеупомянутой обработки.
В одном предпочтительном варианте воплощения суспензия является пастой ГОИ (GOI), содержащей частицы Cr2O3. Было также продемонстрировано, что для ориентирующей обработки вместо пасты ГОИ могут быть использованы разнообразные суспензии на основе воды или толуола, содержащие маленькие частицы (типа оксида алюминия, оксида кремния или оксида хрома). Например, могут быть использованы разнообразные суспензионные системы, подобные коллоидному оксиду кремния Ultra-Sol 7H™, изготавливаемому Eminess Technologies, Inc. Этот класс суспензионных систем уже используется в разнообразных применениях промышленной полировки в полупроводниковом производстве.
Устройства для химико-механической полировки (ХМП) широко используются для полирования пластин в полупроводниковом производстве. Основным назначением этих устройств является уменьшение толщины подложки без придания такой полировке какой-либо ориентации. Пример этого устройства был раскрыт в публикации заявки на патент США №2002/0142704, включенной сюда посредством ссылки. Это устройство содержит держатель пластины для вращения пластины вокруг ее оси, постоянно движущуюся ленту, поддерживаемую опорой в том месте, где поверхность пластины контактирует с лентой, электродвигатели для обеспечения возможности вращения держателя пластины и движения ленты, устройства для подачи полировальной смеси на ленту и устройства для подачи воздуха через систему отверстий для обеспечения поддержки ленты и равномерного распределения давления пластины на ленту. Однако это устройство не предназначено использоваться для ориентированной полировки.
Путем устранения вращения держателя пластины вокруг его оси и фиксирования его в необходимом положении относительно направления движения движущейся ленты это устройство может быть модифицировано для ориентированной полировки. Фигура 4 схематично показывает устройство для ориентированной полировки. Оно состоит из держателя 401 пластины, показанного в нерабочем положении. Держатель используется для установки пластины. В рабочем положении 402 держатель прижимает пластину 403 к непрерывной ленте 404, приводимой в движение валиками 405. Держатель пластины обеспечивает неподвижное положение пластины 403 относительно направления движения ленты 404. Опора 406 поддерживает ленту 404 и держатель пластины в рабочем положении. Опора имеет систему отверстий для того, чтобы пропускать сквозь них поток сжатого воздуха, таким образом обеспечивая равномерное распределение давления пластины на ленту. Кроме того, на ленту подается полирующая абразивная суспензия (Фигура 4 не показывает устройство для подачи абразивной суспензии). Валики 405 и нижняя часть ленты 404 могут быть погружены в ванну с полирующей абразивной суспензией. Выбор соответствующего абразива (с частицами размером не большим, чем значение, приблизительно равное двум длинам волны наноструктуры размером порядка длины волны) для полирующей абразивной суспензии (например, для полировки в полупроводниковом производстве широко используются оксид кремния или оксид алюминия) приводит к лучшей когерентности волнообразной наноструктуры после последующего этапа ионного распыления.
После такой предварительной обработки формируют твердую наномаску с помощью модифицирования поверхностного слоя бомбардировкой ионами. Например, обращаясь к Фигуре 3, в одном предпочтительном варианте воплощения на этом этапе поверхность слоя 304 облучают по существу однородным потоком 306 молекулярных ионов азота N2 + в течение примерно 2 минут. Чтобы получить длину волны наноструктуры, приблизительно равную 70 нм, угол бомбардировки ионами азота приблизительно равен 52°. Энергия ионов приблизительно равна 4 кэВ. Глубина формирования наноструктуры DF приблизительно равна 70 нм. Облучение выполняют так, чтобы плоскость падения ионов (плоскость, которая задана нормалью к поверхности материала и вектором, ориентированным в направлении потока ионов) была перпендикулярна направлению предварительной ориентирующей обработки. Этот процесс приводит к формированию наномаски 307 размером порядка длины волны.
Как это схематично проиллюстрировано на Фигуре 3, наномаска 307 является по существу периодическим массивом твердых волнообразных асимметричных наноструктур. Эти структуры состоят из относительно толстых, толщиной 4-15 нм, областей 308 нитрида кремния на передней стороне (стороне, обращенной к потоку ионов), сопровождаемых относительно тонкими, толщиной 0,1-2 нм, областями 309 нитрида кремния на задней (относительно потока 306 ионов) стороне, покрывающими слой аморфного кремния 304. Толщина области определяется как средняя толщина слоя, измеренная вдоль локальной нормали к поверхности волнообразной структуры. Этот периодический массив твердых волнообразных структур является массивом по существу параллельных удлиненных элементов с длиной, которая является намного большей, чем их ширина. Расстояние D между впадинами наноструктуры и поверхностью пленки 302 приблизительно равно диапазону от одной до одной трети длины волны наноструктуры. Гребни волн наноструктуры сформированы под прямыми углами к плоскости ионной бомбардировки, совпадающей с плоскостью на Фигуре 3 и параллельной направлению ориентирующей обработки. Поскольку толщина нитрида кремния на передней стороне является намного большей, чем на задней стороне и поскольку нитрид кремния является твердым и стойким, эта наномаска особенно подходит для переноса рисунков в нижележащие слои, используя анизотропные способы травления.
В то время как описанные выше предпочтительные варианты воплощения иллюстрируют формирование наномаски с помощью модификации слоя аморфного кремния наклонным распылением ионами азота, подобные же результаты можно получить, используя различные материалы (например, нанокристаллический кремний, кристаллический кремний, кристаллический арсенид галлия и т.д.) и различные ионы (например, азота N2 +, N+, азота-кислорода NO+, водорода-азота NHm +, кислорода О2 +, аргона Ar+, криптона Kr+, ксенона Xe+ и смеси аргона Ar+ и азота N2 +).
В еще одном предпочтительном варианте воплощения, проиллюстрированном Фигурой 5, этап формирования наномаски выполняют, распыляя слой арсенида галлия ионами азота (система N2 +-GaAs). Ионным лучом (пучком) сканируют в форме растра по поверхности материала, обеспечивая однородный поток ионов. Фигура 6 показывает представление, совпадающее с плоскостью ионной бомбардировки (т.е. плоскостью падения ионов), причем эта плоскость задана нормалью к поверхности материала и вектором, ориентированным в направлении ионного луча (т.е. потока ионов). Например, высоко когерентную волнообразную наноструктуру с длиной волны λ=130 нм формируют, выбирая угол бомбардировки ионами относительно нормали к поверхности GaAs в диапазоне, приблизительно равном θ=55-58°, с примерной энергией иона N2 + E=8 кэВ и глубиной распыления DF примерно 1 мкм. Эта наноструктура не имеет почти никаких разрывов волн и очень небольшое число пересечений волн. Гребни волн ориентируются перпендикулярно к плоскости ионной бомбардировки. С увеличением дозы облучения вплоть до глубины распыления 35 мкм наноструктура не претерпевает каких-либо существенных преобразований. Наблюдение через сканирующий электронный микроскоп (СЭМ) образца кристалла GaAs с волнообразной наноструктурой, полученной при E=8 кэВ и θ=56°, показало, что амплитуда волны составляла 13 нм при λ=130 нм. Склоны волны были наклонены на 8-9° относительно горизонтального направления. Следовательно, локальные углы бомбардировки склонов волн равны 47° и 65° и длительная бомбардировка не изменяет эти углы.
В еще одном предпочтительном варианте воплощения этап предварительной ориентирующей обработки выполняли, распыляя поверхностный слой аморфного кремния ионами кислорода, так, чтобы сначала в системе O2 +-Si была сформирована волнообразная наноструктура с λ=130 нм при E=4 кэВ и θ=47° при глубине распыления Dm=1350 нм. Впоследствии, на второй стадии, была сформирована результирующая наноструктура с помощью распыления ионами азота. Параметры для этой второй стадии были выбраны так, чтобы достигнуть равных длин волн в системах O2 +-Si и N2 +-Si. На этой второй стадии волнообразную наноструктуру распыляли ионами N2 + при E=8 кэВ и θ=43° вплоть до конечной глубины D=1670 нм. Глубина дополнительного распыления в системе N2 +-Si равна 320 нм и достаточна для формирования волнообразной наноструктуры. Плоскости бомбардировки для ионов O2 +и N2 + совпадали. Этот двухстадийный процесс привел к волнообразной наноструктуре с λ=140 нм, показанной на Фигуре 6.
Для целей сравнения, Фигура 7 показывает изображение волнообразной наноструктуры, сформированной в одностадийном процессе в системе N2 +-Si при E=8 кэВ и θ=43°. Был выполнен статистический анализ СЭМ-изображений с размером 6,77×9 мкм2 путем подсчета числа волн в фреймах 1,3×6,5 мкм2, ориентированных длинной стороной перпендикулярно гребням волн и содержавших каждый 50 волн. Было подсчитано число волн, проходящих от одного длинного края фрейма к другому без разрывов и пересечений (количество хороших волн), число волн, пересекающих один из этих краев, но не достигающих другого края (количество разрывов волн), и число волн, пересекающихся внутри фрейма. Результаты показали, что двухстадийный процесс формирования N2 +-[O2 +-Si] волнообразной наноструктуры уменьшает число разрывов волн в 5,4 раза, число пересечений волн - в 2,9 раза, и увеличивает количество хороших волн в 2,4 раза.
Хотя в описанном выше предпочтительном варианте воплощения этап предварительной ориентирующей обработки (распыления поверхностного слоя аморфного кремния ионами кислорода) был проведен после того, как этот поверхностный слой был осажден поверх слоя металла, подобные же результаты можно было бы получить, комбинируя этап предварительной ориентирующей обработки (например, предварительный этап, включающий в себя вызывание анизотропного напряжения путем применения облучения ионами) с этапом осаждения (например, с помощью предварительного напряжения поверхностного слоя в приборе стимулированного ионным пучком осаждения (от англ. «ion beam assisted deposition», IBAD) в течение процесса осаждения).
Обращаясь вновь к Фигуре 3, после того, как наномаска сформирована, структуру 312 модифицируют, применяя реактивно-ионную плазму (Cl2, Cl2-Ar или Cl2-He-O2 или любой другой способ, известный в данной области техники) к слою 304 аморфного кремния с использованием первоначальной наномаски 307. В одном предпочтительном варианте воплощения этот процесс приводит к получению модифицированной наномаски, содержащей области 308 нитрида кремния, сформированные на вершине 75-нанометровых полосок аморфного кремния 304, как показано структурой 313 по Фигуре 3.
На следующем этапе анизотропное травление применяют к слою 302 металла. Если слой металла является слоем алюминия, то может использоваться, например, смесь BCl3-CCl4, BCl3-Cl2-О2, BCl3-Cl2-N2 или HBr-Cl2-He-O2. Получающаяся в результате структура 314 содержит полоски металла с остатками аморфного кремния 304 на вершине. В структуре 315 остатки аморфной кремниевой маски могут быть удалены, используя плазму, такую как SF6-O2.
В зависимости от выбранной толщины модифицированного слоя на задней стороне волнообразной наноструктуры, этап предварительного травления разрывов можно было бы выполнить, используя распыление на основе аргона или плазму BCl3-Cl2 в течение относительно короткого промежутка времени для того, чтобы удалить модифицированный слой с задней стороны.
В зависимости от свойств границы раздела между тем слоем в котором сформирована наномаска, и нижележащим целевым слоем, дополнительный этап травления разрывов мог бы использоваться для переноса рисунка через границу раздела. В случае определенной комбинации материалов оба слоя могли быть успешно протравлены в той же самой плазме.
Фигура 8 схематично иллюстрирует предпочтительный вариант воплощения данного изобретения, используемый для того, чтобы изготовить поляризатор-решетку проводников с решеткой проводников, расположенной внутри прозрачной подложки.
Сначала слой аморфного кремния с толщиной, приблизительно в 1,5-3 раза превышающей значение глубины наноструктуры, осаждают поверх оптически прозрачной подложки. Фигура 8 схематично иллюстрирует получающуюся в результате структуру 1020, содержащую подложку (например, из стекла) 1001 и слой 1004 аморфного кремния (приблизительно 400 нм толщиной). Этот слой 1004 аморфного кремния осаждают магнетронным распылением кремниевой мишени, испарением кремниевой мишени с использованием электронного луча в глубоком вакууме или другим способом, известным в данной области техники. В этом примере толщина слоя 1004 выбрана так, чтобы позволить формирование наноструктуры с длиной волны приблизительно 150 нм.
Затем поверхность аморфного кремния подвергают ориентирующей обработке и ионному распылению, этапу, подобному описанному в связи с Фигурой 3, что приводит к структурам 1021, 1022 и 1023. Длина волны наноструктуры выбирается в диапазоне от примерно 20 до 150 нм с тем, чтобы удовлетворить оптическим конструктивным требованиям для конкретного применения.
Наномаску модифицируют, частично удаляя материал наноструктуры так, что результирующая наномаска содержит полоски 1008 нитрида кремния и аморфный кремний 1004 поверх оптически прозрачной подложки. Рисунок наномаски переносят в подложку, удаляя части подложки, не покрытые наномаской.
Канавки 1006 в оптически прозрачной подложке (структуре 1024) сформированы анизотропным травлением. В зависимости от типа материала подложки могут использоваться различные типы плазмы (например, для кварцевой подложки может использоваться плазма на основе CF4-H2 или CHF3).
После того как в подложке сформированы канавки желательной глубины, остатки материала наномаски 1005 полностью удаляют с поверхности подложки плазмой на основе SF6-O2. Затем канавки 1006 в подложке заполняют металлом 1007 и остатки металла счищают с подложки. В случае необходимости поверхность структуры 1025 покрывают противоотражающим покрытием.
Во всех вышеописанных предпочтительных вариантах воплощения могут использоваться различные типы прозрачных подложек. В некоторых вариантах воплощения подложки являются прозрачными пленками, пригодными к наслаиванию на стекло.
В некоторых вариантах воплощения все технологические этапы могут быть осуществлены на движущихся подложках. Поэтому полезно объединить все оборудование, необходимое для этих процессов, в конвейер. Схематично пример такого конвейера представлен на Фигуре 9. Вакуумные модули связаны в производственную линию для того, чтобы применять последовательные технологические этапы к поверхности непрерывно перемещающейся подложки. Подобный подход, как известно, используется в производстве фотогальванических солнечных элементов (см., Izu M. et al. "Method of p-doped silicon films" - патент США №4400409; Ozaki H. et al. "Method and apparatus for forming deposited film" - патент США №6667240, оба включены сюда посредством ссылки). Каждый модуль отделен от следующего изолирующими газовыми задвижками. Прежде, чем процесс начинается, всю линию вакуумируют до базового давления, приблизительно равного примерно 10-6 торр.
Однородность потока ионов в модуле формирования WOS можно обеспечить сотовым расположением широко-аппретурных источников ионов. В некоторых вариантах воплощения может использоваться система, основанная на многоострийных ионнолучевых источниках. Дополнительное преимущество таких систем состоит в высокой производительности вследствие того, что в этой конфигурации ионные лучи ортогональны к подложкам. В некоторых вариантах воплощения основанные на многоострийных ионнолучевых источниках системы могут использоваться без ориентирующей обработки, как показано на Фигуре 10.
Изобретение может использоваться для формирования массивов нанопроводников для устройств оптоэлектроники и наноэлектроники.
Claims (42)
1. Способ формирования оптического поляризатора, содержащий:
осаждение слоя металла поверх поверхности оптически прозрачной подложки;
осаждение первого материала с образованием поверхностного слоя поверх поверхности слоя металла;
вызывание, по существу, однородного напряжения в поверхностном слое, при этом напряжение, по существу, ориентировано в первом направлении;
облучение поверхности поверхностного слоя потоком ионов до тех пор, пока не образуется твердая наномаска, содержащая, по существу, периодический массив, по существу, параллельных удлиненных элементов, имеющих волнообразное поперечное сечение, причем по меньшей мере некоторые из этих элементов имеют следующую структуру в поперечном сечении: внутренняя область из первого материала и первая внешняя область из второго материала, покрывающая первую часть внутренней области, при этом второй материал образован за счет модификации первого материала потоком ионов;
травление через поверхностный слой и через слой металла вплоть до поверхности оптически прозрачной подложки при использовании наномаски для переноса рисунка удлиненных элементов в слой металла; и
удаление частей поверхностного слоя, остающихся после травления, со слоя металла.
осаждение слоя металла поверх поверхности оптически прозрачной подложки;
осаждение первого материала с образованием поверхностного слоя поверх поверхности слоя металла;
вызывание, по существу, однородного напряжения в поверхностном слое, при этом напряжение, по существу, ориентировано в первом направлении;
облучение поверхности поверхностного слоя потоком ионов до тех пор, пока не образуется твердая наномаска, содержащая, по существу, периодический массив, по существу, параллельных удлиненных элементов, имеющих волнообразное поперечное сечение, причем по меньшей мере некоторые из этих элементов имеют следующую структуру в поперечном сечении: внутренняя область из первого материала и первая внешняя область из второго материала, покрывающая первую часть внутренней области, при этом второй материал образован за счет модификации первого материала потоком ионов;
травление через поверхностный слой и через слой металла вплоть до поверхности оптически прозрачной подложки при использовании наномаски для переноса рисунка удлиненных элементов в слой металла; и
удаление частей поверхностного слоя, остающихся после травления, со слоя металла.
2. Способ по п.1, в котором плоскость падения ионов в потоке ионов является, по существу, перпендикулярной первому направлению.
3. Способ по п.1, в котором длина волны, по существу, периодического массива составляет в диапазоне от 20 до 150 нм.
4. Способ по п.1, в котором первый материал выбирают из группы, состоящей из кремния, аморфного кремния, оксида кремния, арсенида галлия и эпитаксиального арсенида галлия, германия и кремния-германия.
5. Способ по п.1, в котором поток ионов содержит поток ионов азота N2+, N+, азота-кислорода NO+, азота-водорода NHm +, кислорода O2 +, аргона Ar+, криптона Kr+, ксенона Xe+ и смеси аргона Ar+ и азота N2 +.
6. Способ по п.1, в котором толщина первой внешней области составляет по меньшей мере 4 нм.
7. Способ по п.1, в котором наномаска дополнительно содержит вторую внешнюю область из второго материала, покрывающую вторую часть внутренней области и соединяющуюся с первой внешней областью на гребне волны, при этом первая внешняя область является существенно более толстой, чем вторая внешняя область.
8. Способ по п.7, в котором толщина второй внешней области составляет не больше, чем 2 нм.
9. Способ по п.7, в котором второй материал является нитридом кремния, нитридом кремния-германия, оксидом кремния, нитридом арсенида галлия или оксидом арсенида галлия.
10. Способ по п.1, в котором этап вызывания напряжения содержит полировку поверхностного слоя в первом направлении.
11. Способ по п.10, в котором этап полировки выполняют, используя суспензию, содержащую маленькие частицы, выбранные из группы, состоящей из частиц оксида алюминия, частиц оксида кремния и частиц оксида хрома.
12. Способ по п.10, в котором этап полировки выполняют, используя суспензию на основе воды или толуола, содержащую частицы оксида алюминия, оксида кремния или оксида хрома.
13. Способ по п.10, в котором этап полировки выполняют, используя суспензию, содержащую маленькие частицы, при этом размер частиц является не большим, чем значение, приблизительно равное двум длинам волны, по существу, периодического массива.
14. Способ по п.1, в котором этап осаждения и этап вызывания напряжения объединены в один этап путем осаждения поверхностного слоя с, по существу, однородным анизотропным напряжением, ориентированным в первом направлении.
15. Оптический поляризатор, сформированный способом по любому из пп.1-14.
16. Способ переноса, по существу, периодического рисунка в тонкую пленку, содержащий:
осаждение первого материала с образованием поверхностного слоя поверх поверхности тонкой пленки;
вызывание, по существу, однородного напряжения в поверхностном слое, при этом напряжение, по существу, ориентировано в первом направлении;
облучение поверхности поверхностного слоя потоком ионов до тех пор, пока не образуется твердая наномаска, содержащая, по существу, периодический массив, по существу, параллельных удлиненных элементов, имеющих волнообразное поперечное сечение, причем по меньшей мере некоторые из этих элементов имеют следующую структуру в поперечном сечении: внутренняя область из первого материала, первая внешняя область из второго материала, покрывающая первую часть внутренней области, и вторая внешняя область из второго материала, покрывающая вторую часть внутренней области и соединяющаяся с первой внешней областью на гребне волны, при этом первая внешняя область является существенно более толстой, чем вторая внешняя область, и при этом второй материал образован за счет модификации первого материала потоком ионов;
травление через поверхностный слой и через тонкую пленку при использовании наномаски для переноса рисунка удлиненных элементов в тонкую пленку; и
удаление частей поверхностного слоя, остающихся после травления тонкой пленки.
осаждение первого материала с образованием поверхностного слоя поверх поверхности тонкой пленки;
вызывание, по существу, однородного напряжения в поверхностном слое, при этом напряжение, по существу, ориентировано в первом направлении;
облучение поверхности поверхностного слоя потоком ионов до тех пор, пока не образуется твердая наномаска, содержащая, по существу, периодический массив, по существу, параллельных удлиненных элементов, имеющих волнообразное поперечное сечение, причем по меньшей мере некоторые из этих элементов имеют следующую структуру в поперечном сечении: внутренняя область из первого материала, первая внешняя область из второго материала, покрывающая первую часть внутренней области, и вторая внешняя область из второго материала, покрывающая вторую часть внутренней области и соединяющаяся с первой внешней областью на гребне волны, при этом первая внешняя область является существенно более толстой, чем вторая внешняя область, и при этом второй материал образован за счет модификации первого материала потоком ионов;
травление через поверхностный слой и через тонкую пленку при использовании наномаски для переноса рисунка удлиненных элементов в тонкую пленку; и
удаление частей поверхностного слоя, остающихся после травления тонкой пленки.
17. Способ по п.16, в котором длина волны, по существу, периодического массива составляет в диапазоне от 20 до 150 нм.
18. Способ по п.16, в котором первый материал выбирают из группы, состоящей из кремния, аморфного кремния, оксида кремния, арсенида галлия и эпитаксиального арсенида галлия, германия и кремния-германия.
19. Способ по п.16, в котором поток ионов содержит поток ионов азота N2 +, N+, азота-кислорода NO+, азота-водорода NHm +, кислорода O2 +, аргона Ar+, криптона Kr+, ксенона Xe+ и смеси аргона Ar+ и азота N2 +.
20. Способ по п.16, в котором толщина первой внешней области составляет по меньшей мере 4 нм.
21. Способ по п.16, в котором толщина второй внешней области составляет не больше, чем 2 нм.
22. Способ по п.16, в котором второй материал является нитридом кремния, нитридом кремния-германия, оксидом кремния, нитридом арсенида галлия или оксидом арсенида галлия.
23. Способ по п.16, в котором поток ионов является, по существу, однородным, и плоскость падения ионов является, по существу, перпендикулярной первому направлению.
24. Способ по п.16, в котором этап вызывания напряжения содержит полировку поверхностного слоя в первом направлении.
25. Способ по п.24, в котором этап полировки выполняют, используя суспензию, содержащую маленькие частицы, выбранные из группы, состоящей из частиц оксида алюминия, частиц оксида кремния и частиц оксида хрома.
26. Способ по п.24, в котором этап полировки выполняют, используя суспензию на основе воды или толуола, содержащую частицы оксида алюминия, оксида кремния или оксида хрома.
27. Способ по п.24, в котором этап полировки выполняют, используя суспензию, содержащую маленькие частицы, причем размер частиц является не большим, чем значение, приблизительно равное двум длинам волн, по существу, периодического массива.
28. Способ по п.16, в котором этап осаждения и этап вызывания напряжения объединены в один этап путем осаждения поверхностного слоя с, по существу, однородным анизотропным напряжением, ориентированным в первом направлении.
29. Способ перевода, по существу, периодического рисунка в подложку, содержащий:
осаждение первого материала с образованием поверхностного слоя поверх поверхности подложки;
вызывание, по существу, однородного напряжения в поверхностном слое, при этом напряжение, по существу, ориентировано в первом направлении;
облучение поверхности поверхностного слоя потоком ионов до тех пор, пока не образуется твердая наномаска, содержащая, по существу, периодический массив, по существу, параллельных удлиненных элементов, имеющих волнообразное поперечное сечение, причем по меньшей мере некоторые из этих элементов имеют следующую структуру в поперечном сечении: внутренняя область из первого материала, первая внешняя область из второго материала, покрывающая первую часть внутренней области, и вторая внешняя область из второго материала, покрывающая вторую часть внутренней области и соединяющаяся с первой внешней областью на гребне волны, при этом первая внешняя область является существенно более толстой, чем вторая внешняя область, и при этом второй материал образован за счет модификации первого материала потоком ионов;
травление через поверхностный слой и через поверхность подложки с получением массива удлиненных канавок в подложке;
удаление оставшейся части наномаски с поверхности подложки; и заполнение канавок третьим материалом.
осаждение первого материала с образованием поверхностного слоя поверх поверхности подложки;
вызывание, по существу, однородного напряжения в поверхностном слое, при этом напряжение, по существу, ориентировано в первом направлении;
облучение поверхности поверхностного слоя потоком ионов до тех пор, пока не образуется твердая наномаска, содержащая, по существу, периодический массив, по существу, параллельных удлиненных элементов, имеющих волнообразное поперечное сечение, причем по меньшей мере некоторые из этих элементов имеют следующую структуру в поперечном сечении: внутренняя область из первого материала, первая внешняя область из второго материала, покрывающая первую часть внутренней области, и вторая внешняя область из второго материала, покрывающая вторую часть внутренней области и соединяющаяся с первой внешней областью на гребне волны, при этом первая внешняя область является существенно более толстой, чем вторая внешняя область, и при этом второй материал образован за счет модификации первого материала потоком ионов;
травление через поверхностный слой и через поверхность подложки с получением массива удлиненных канавок в подложке;
удаление оставшейся части наномаски с поверхности подложки; и заполнение канавок третьим материалом.
30. Способ по п.29, в котором длина волны, по существу, периодического массива составляет в диапазоне от 20 до 150 нм.
31. Способ по п.29, в котором первый материал выбирают из группы, состоящей из кремния, аморфного кремния, оксида кремния, арсенида галлия и эпитаксиального арсенида галлия, германия и кремния-германия.
32. Способ по п.29, в котором поток ионов содержит поток ионов азота N2 +, N+, азота-кислорода NO+, азота-водорода NHm +, кислорода О2 +, аргона Ar+, криптона Kr+, ксенона Xe+ и смеси аргона Ar+ и азота N2 +.
33. Способ по п.29, в котором толщина первой внешней области составляет по меньшей мере 4 нм.
34. Способ по п.29, в котором толщина второй внешней области составляет не больше, чем 2 нм.
35. Способ по п.29, в котором второй материал является нитридом кремния, нитридом кремния-германия, оксидом кремния, нитридом арсенида галлия или оксидом арсенида галлия.
36. Способ по п.29, в котором поток ионов является, по существу, однородным, и плоскость падения ионов является, по существу, перпендикулярной первому направлению.
37. Способ по п.29, в котором этап вызывания напряжения содержит полировку поверхностного слоя в первом направлении.
38. Способ по п.37, в котором этап полировки выполняют, используя суспензию, содержащую маленькие частицы, выбранные из группы, состоящей из частиц оксида алюминия, частиц оксида кремния и частиц оксида хрома.
39. Способ по п.37, в котором этап полировки выполняют, используя суспензию на основе воды или толуола, содержащую частицы оксида алюминия, оксида кремния или оксида хрома.
40. Способ по п.37, в котором этап полировки выполняют, используя суспензию, содержащую маленькие частицы, причем размер частиц не больше, чем значение, приблизительно равное двум длинам волны, по существу, периодического массива.
41. Способ по п.29, в котором этап осаждения и этап вызывания напряжения объединены в один этап путем осаждения поверхностного слоя с, по существу, однородным анизотропным напряжением, ориентированным в первом направлении.
42. Способ по п.29, в котором третий материал является металлом.
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US68649505P | 2005-06-01 | 2005-06-01 | |
| US60/686,495 | 2005-06-01 | ||
| US11/421,384 US7768018B2 (en) | 2003-10-10 | 2006-05-31 | Polarizer based on a nanowire grid |
| US11/421,384 | 2006-05-31 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2007149077A RU2007149077A (ru) | 2009-07-10 |
| RU2413255C2 true RU2413255C2 (ru) | 2011-02-27 |
Family
ID=39200999
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007149077A RU2413255C2 (ru) | 2005-06-01 | 2006-06-01 | Поляризатор на основе решетки нанопроводников |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7768018B2 (ru) |
| EP (1) | EP1926588A4 (ru) |
| RU (1) | RU2413255C2 (ru) |
| WO (1) | WO2008036064A2 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013102182A1 (en) * | 2011-12-30 | 2013-07-04 | Lightwave Power, Inc. | Nanowire enhanced optically transmissive electrical conductors and polarizer |
| RU2721717C1 (ru) * | 2019-12-05 | 2020-05-21 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук | Устройство для получения поляризованного света на основе ориентированного массива нанопластинок gase/gaas |
Families Citing this family (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2240280C1 (ru) | 2003-10-10 | 2004-11-20 | Ворлд Бизнес Ассошиэйтс Лимитед | Способ формирования упорядоченных волнообразных наноструктур (варианты) |
| US7768018B2 (en) * | 2003-10-10 | 2010-08-03 | Wostec, Inc. | Polarizer based on a nanowire grid |
| US20090052029A1 (en) * | 2006-10-12 | 2009-02-26 | Cambrios Technologies Corporation | Functional films formed by highly oriented deposition of nanowires |
| TW200826290A (en) * | 2006-12-01 | 2008-06-16 | Univ Nat Chiao Tung | Vertical organic transistor and manufacturing method thereof |
| KR20080092784A (ko) * | 2007-04-13 | 2008-10-16 | 삼성전자주식회사 | 나노 와이어 그리드 편광자 및 이를 채용한 액정디스플레이 장치 |
| JP2009031392A (ja) * | 2007-07-25 | 2009-02-12 | Seiko Epson Corp | ワイヤーグリッド型偏光素子、その製造方法、液晶装置および投射型表示装置 |
| TW200928462A (en) * | 2007-12-28 | 2009-07-01 | Ind Tech Res Inst | Wire grid polarizer and method of fabrication |
| WO2013006077A1 (en) | 2011-07-06 | 2013-01-10 | Wostec, Inc. | Solar cell with nanostructured layer and methods of making and using |
| EP2740162B1 (en) * | 2011-08-05 | 2019-07-03 | Wostec, Inc. | Light emitting diode with nanostructured layer, method of making a light emitting diode and nanomask used in the method. |
| WO2013089578A1 (en) | 2011-12-12 | 2013-06-20 | Wostec, Inc. | Sers-sensor with nanostructured surface and methods of making and using |
| WO2013109157A1 (en) * | 2012-01-18 | 2013-07-25 | Wostec, Inc. | Arrangements with pyramidal features having at least one nanostructured surface and methods of making and using |
| US9134250B2 (en) | 2012-03-23 | 2015-09-15 | Wostec, Inc. | SERS-sensor with nanostructured layer and methods of making and using |
| US9500789B2 (en) * | 2013-03-13 | 2016-11-22 | Wostec, Inc. | Polarizer based on a nanowire grid |
| MX362359B (es) | 2014-02-06 | 2019-01-14 | Vision Ease Lp | Rejilla de alambre polarizada y metodo de fabricacion. |
| WO2015199573A1 (en) | 2014-06-26 | 2015-12-30 | Wostec, Inc. | Wavelike hard nanomask on a topographic feature and methods of making and using |
| CN104064502A (zh) * | 2014-07-18 | 2014-09-24 | 余瑞琴 | 结合离子束表面活化溅射和反应离子刻蚀的黑硅制备工艺 |
| KR102220405B1 (ko) | 2014-07-25 | 2021-02-25 | 삼성전자주식회사 | 광학소자 및 이를 포함한 전자 장치 |
| JP5996587B2 (ja) * | 2014-08-22 | 2016-09-21 | デクセリアルズ株式会社 | 無機偏光板及びその製造方法 |
| US10088616B2 (en) | 2014-09-19 | 2018-10-02 | Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. | Panel with reduced glare |
| US10672427B2 (en) | 2016-11-18 | 2020-06-02 | Wostec, Inc. | Optical memory devices using a silicon wire grid polarizer and methods of making and using |
| WO2018156042A1 (en) | 2017-02-27 | 2018-08-30 | Wostec, Inc. | Nanowire grid polarizer on a curved surface and methods of making and using |
| WO2019066674A1 (en) * | 2017-09-27 | 2019-04-04 | Wostec, Inc. | OPTICAL DEVICES WITH NANOWIL GRID POLARIZER ON CURVED SURFACE AND METHODS OF MANUFACTURE AND USE |
| CN112158798B (zh) * | 2020-09-18 | 2022-05-17 | 中国科学技术大学 | 利用双层材料制备有序自组织纳米结构的方法 |
Family Cites Families (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4009933A (en) * | 1975-05-07 | 1977-03-01 | Rca Corporation | Polarization-selective laser mirror |
| US4233109A (en) * | 1976-01-16 | 1980-11-11 | Zaidan Hojin Handotai Kenkyu Shinkokai | Dry etching method |
| US4400409A (en) * | 1980-05-19 | 1983-08-23 | Energy Conversion Devices, Inc. | Method of making p-doped silicon films |
| US6108131A (en) * | 1998-05-14 | 2000-08-22 | Moxtek | Polarizer apparatus for producing a generally polarized beam of light |
| FR2791781B1 (fr) * | 1999-03-30 | 2002-05-31 | Instruments Sa | Filtre polarisant et son procede de fabrication |
| RU2173003C2 (ru) * | 1999-11-25 | 2001-08-27 | Септре Электроникс Лимитед | Способ образования кремниевой наноструктуры, решетки кремниевых квантовых проводков и основанных на них устройств |
| US6667240B2 (en) * | 2000-03-09 | 2003-12-23 | Canon Kabushiki Kaisha | Method and apparatus for forming deposited film |
| US6518194B2 (en) * | 2000-12-28 | 2003-02-11 | Thomas Andrew Winningham | Intermediate transfer layers for nanoscale pattern transfer and nanostructure formation |
| US6837774B2 (en) * | 2001-03-28 | 2005-01-04 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd | Linear chemical mechanical polishing apparatus equipped with programmable pneumatic support platen and method of using |
| JP2002311843A (ja) * | 2001-04-17 | 2002-10-25 | Dainippon Printing Co Ltd | 電磁波遮蔽用部材及びディスプレイ |
| RU2180885C1 (ru) | 2001-06-20 | 2002-03-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Агентство маркетинга научных разработок" | Установка для формирования рисунка на поверхности пластин |
| TWI289494B (en) * | 2002-01-22 | 2007-11-11 | Multi Planar Technologies Inc | Chemical mechanical polishing apparatus and method having a retaining ring with a contoured surface for slurry distribution |
| RU2204179C1 (ru) | 2002-08-19 | 2003-05-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Агентство маркетинга научных разработок" | Способ формирования нанорельефа на поверхности пленок |
| US6665119B1 (en) * | 2002-10-15 | 2003-12-16 | Eastman Kodak Company | Wire grid polarizer |
| US7113336B2 (en) * | 2002-12-30 | 2006-09-26 | Ian Crosby | Microlens including wire-grid polarizer and methods of manufacture |
| US20040174596A1 (en) * | 2003-03-05 | 2004-09-09 | Ricoh Optical Industries Co., Ltd. | Polarization optical device and manufacturing method therefor |
| JP4386413B2 (ja) * | 2003-08-25 | 2009-12-16 | 株式会社エンプラス | ワイヤーグリッド偏光子の製造方法 |
| RU2240280C1 (ru) | 2003-10-10 | 2004-11-20 | Ворлд Бизнес Ассошиэйтс Лимитед | Способ формирования упорядоченных волнообразных наноструктур (варианты) |
| US7768018B2 (en) | 2003-10-10 | 2010-08-03 | Wostec, Inc. | Polarizer based on a nanowire grid |
-
2006
- 2006-05-31 US US11/421,384 patent/US7768018B2/en active Active
- 2006-06-01 RU RU2007149077A patent/RU2413255C2/ru active
- 2006-06-01 EP EP20060851545 patent/EP1926588A4/en not_active Ceased
- 2006-06-01 WO PCT/US2006/021564 patent/WO2008036064A2/en active Application Filing
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013102182A1 (en) * | 2011-12-30 | 2013-07-04 | Lightwave Power, Inc. | Nanowire enhanced optically transmissive electrical conductors and polarizer |
| RU2721717C1 (ru) * | 2019-12-05 | 2020-05-21 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук | Устройство для получения поляризованного света на основе ориентированного массива нанопластинок gase/gaas |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20060273067A1 (en) | 2006-12-07 |
| EP1926588A2 (en) | 2008-06-04 |
| EP1926588A4 (en) | 2010-03-10 |
| WO2008036064A3 (en) | 2008-09-25 |
| RU2007149077A (ru) | 2009-07-10 |
| US7768018B2 (en) | 2010-08-03 |
| WO2008036064A2 (en) | 2008-03-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2413255C2 (ru) | Поляризатор на основе решетки нанопроводников | |
| Deckman et al. | Applications of surface textures produced with natural lithography | |
| JP2565635B2 (ja) | プラズマエッチングによる半導体材料の表面下の損傷の除去方法および装置 | |
| US7977252B2 (en) | Method of formation of coherent wavy nanostructures (variants) | |
| JPH0394476A (ja) | 選択的結晶成長方法及びそれを用いた太陽電池の製造方法 | |
| US9548224B2 (en) | Method and apparatus to control surface texture modification of silicon wafers for photovoltaic cell devices | |
| JPH04196559A (ja) | Ｓｏｉ基板における単結晶薄膜層の膜厚制御方法 | |
| Kumaravelu et al. | Surface texturing for silicon solar cells using reactive ion etching technique | |
| US20160018579A1 (en) | Polarizer based on a nanowire grid | |
| US20100096566A1 (en) | Reducing Line Edge Roughness by Particle Beam Exposure | |
| Zeitler et al. | Evolution of texture at growth of titanium nitride films prepared by photon and ion beam assisted deposition | |
| US8709919B2 (en) | Method for the synthesis of an array of metal nanowire capable of supporting localized plasmon resonances and photonic device comprising said array | |
| US11815805B2 (en) | Mask for extreme ultraviolet photolithography | |
| JP2009094345A (ja) | 表面平坦化方法 | |
| JPH0758089A (ja) | 半導体基板の平坦化方法 | |
| US20060202392A1 (en) | Tunable mask apparatus and process | |
| Koike et al. | Nanofabrication of multilayer zone plates by helicon plasma sputtering | |
| JPS63239811A (ja) | 光反応装置 | |
| CN115304022B (zh) | 基于超低能团簇离子束自组装制备功能纳米结构的方法 | |
| JP2002198549A (ja) | 薄膜結晶質シリコン系太陽電池 | |
| AU2012357017B2 (en) | Process for texturing the surface of a silicon substrate, structured substrate and photovoltaic device comprising such a structured substrate | |
| Jung et al. | Backside etching process for enhancing the light trapping capacity and electrical properties of Micromorph tandem solar cells | |
| JPH04116870A (ja) | 受光素子の製造方法 | |
| Lee et al. | Ion beam-assisted planarization of chemically vapor deposited diamond thin films using electron cyclotron resonance plasma | |
| JPS6245035A (ja) | 半導体装置の製造装置 |