TW202043020A - 傾斜表面起伏結構上的外塗層的平面化 - Google Patents

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Abstract

本發明記載用於在傾斜表面起伏結構上產生一外塗層之技術及使用該等技術所獲得之裝置。在一些具體實例中，一種平面化一表面起伏結構上方之一外塗層的方法包括以一掠射角使用一離子束移除該外塗層之一部分。該外塗層包括平面表面部分及非平面表面部分。該等非平面表面部分中之每一者包括一第一傾斜側及面向該第一傾斜側之一第二傾斜側。該掠射角經選擇以使得藉由一鄰近平面表面部分使每一非平面表面部分之該第一傾斜側免受該離子束照射，使得該離子束至少不到達每一非平面表面部分之該第一傾斜側，但到達每一非平面表面部分之該第二傾斜側。

Description

傾斜表面起伏結構上的外塗層的平面化
本發明係關於基於波導之近眼顯示系統。更特定言之，且不受限制，本發明係關於用於覆蓋傾斜表面起伏結構之外塗層的平面化技術。相關申請案
本申請案主張於2018年12月28日提交及於2019年10月22日提交之名稱為「傾斜表面起伏結構上的外塗層的平面化（PLANARIZATION OF OVERCOAT LAYER ON SLANTED SURFACE-RELIEF STRUCTURES）」之美國臨時申請案第62/786,143號和美國非臨時專利申請案第16/660,597號之權益，該等申請案經轉讓給本申請受讓人且以全文引用之方式併入本文中。
諸如頭戴式顯示器（head-mounted display；HMD）或抬頭顯示器（heads-up display；HUD）系統之人工實境系統大體上包括經組態以呈現描繪虛擬環境中之物件之人工影像的顯示器。顯示器可顯示虛擬物件或將真實物件之影像與虛擬物件組合，如在虛擬實境（virtual reality；VR）、擴增實境（augmented reality；AR）或混合實境（mixed reality；MR）應用中。舉例而言，在AR系統中，使用者可藉由例如透視透明顯示器眼鏡或透鏡（通常被稱作光學透視）或檢視由攝影機所捕獲的周圍環境之所顯示影像（通常被稱作視訊透視）來檢視虛擬物件之影像（例如，電腦產生之影像（computer-generated image；CGI））及周圍環境之影像兩者。
一個實例光學透視AR系統可使用基於波導之光學顯示器，其中經投影影像之光可在不同位置處耦合至波導（例如，基板）中、在波導內傳播及耦合出波導。在一些實施方式中，經投影影像之光可使用諸如傾斜表面起伏光柵之繞射光學元件耦合至波導中或耦合出波導。在許多情況下，有成本效益地製造傾斜表面起伏光柵可能具有挑戰性。
本發明大體上係關於用於在傾斜表面起伏結構上產生外塗層之技術。諸如傾斜表面起伏光柵之傾斜表面起伏結構可包括隆脊及凹槽。外塗層可形成於傾斜表面起伏光柵上方，從而填充凹槽且覆蓋隆脊。根據某些具體實例，可執行平面化操作以達成外塗層之平整頂表面。
在一些具體實例中，可在多個處理循環之每一者中執行沈積及蝕刻操作。在一些具體實例中，可利用離子束蝕刻來改善外塗層之表面加工。在一些具體實例中，化學機械平面化技術可用以在外塗層已形成於表面起伏結構上之後獲得平坦或平整表面。
在一些具體實例中，在已使用ALD或其他循環沈積製程以藉由外塗層材料來填充凹槽之後，可執行旋塗操作以獲得外塗層之實質上平整表面。在一些具體實例中，在旋塗操作之後，可執行蝕刻操作以移除使用旋塗操作所施加之所有外塗層材料且移除使用ALD或其他循環製程所沈積之外塗層材料之至少一部分，以達成外塗層之實質上平整表面。
在一些具體實例中，一種平面化一基板上之一表面起伏結構上方之一外塗層的方法可包括以一掠射角使用一離子束移除該外塗層之一部分。該外塗層可包括複數個平面表面部分及複數個非平面表面部分。該複數個非平面表面部分中之每一者可包括一第一傾斜側及面向該第一傾斜側之一第二傾斜側。該掠射角可為該離子束與該複數個平面表面部分之間的一角度。該掠射角可經選擇以使得可藉由該複數個平面表面部分中之一鄰近平面表面部分使該複數個非平面表面部分中之每一者之該第一傾斜側免受該離子束照射，使得該離子束至少可不到達該複數個非平面表面部分中之每一者之該第一傾斜側，但可到達該複數個非平面表面部分中之每一者之該第二傾斜側。
在一些具體實例中，該複數個非平面表面部分可為凹面的。該複數個非平面表面部分中之每一者可進一步包括在該第一傾斜側與該第二傾斜側之間的一底部。該掠射角可進一步經選擇以使得該離子束可不到達該複數個非平面表面部分中之每一者之該底部。在一些具體實例中，該複數個非平面表面部分中之每一者之該第一傾斜側可相對於該複數個平面表面部分中之一鄰近平面表面部分以一第一角度定向。該掠射角可小於該第一角度。在一些具體實例中，該掠射角可在1°與15°之間的範圍內。在一些具體實例中，使用該離子束移除該外塗層之該部分可包括在由該離子束移除該外塗層之該部分時減小該掠射角。在一些具體實例中，該掠射角可自15°減小至小於1°。
在一些具體實例中，該表面起伏結構可包括相對於該基板傾斜之複數個隆脊，及各自在兩個鄰近隆脊之間的複數個凹槽。在一些具體實例中，該複數個凹槽可各自具有可為至少100 nm之一深度。在一些具體實例中，該複數個隆脊可各自具有可為至少45°之一傾斜角度。在一些具體實例中，該外塗層可使用一原子層沈積製程而沈積於該表面起伏結構上方。
在一些具體實例中，一種在一基板上之一表面起伏結構上方形成一外塗層的方法，該方法可包括收容該基板。該表面起伏結構可包括相對於該基板傾斜之複數個隆脊，及各自在兩個鄰近隆脊之間的複數個凹槽。該方法可進一步包括在複數個循環之每一循環中，將一第一外塗層材料之一均勻層沈積於該複數個隆脊之表面及該複數個凹槽之底部上。該方法亦可包括使用一旋塗製程將一第二外塗層材料沈積於該第一外塗層材料之層上方。
在一些具體實例中，該複數個隆脊可各自具有可為至少45°之一傾斜角度。在一些具體實例中，在每一循環中可能僅沈積該第一外塗層材料之一個原子層。在一些具體實例中，該第二外塗層材料之一折射率可與該第一外塗層材料之一折射率匹配。
在一些具體實例中，該方法可進一步包括移除沈積於該第一外塗層材料上方之該第二外塗層材料，以曝露沈積於該表面起伏結構上方之該第一外塗層材料。該方法可進一步包括移除該第一外塗層材料之一部分以獲得該第一外塗層材料之一平面頂表面。
在一些具體實例中，移除該第二外塗層材料及/或該第一外塗層材料之該部分可包括使用一化學機械拋光製程來移除該第二外塗層材料及/或該第一外塗層材料之該部分。在一些具體實例中，移除該第二外塗層材料及/或該第一外塗層材料之該部分可包括使用一掠射離子束蝕刻來移除該第二外塗層材料及/或該第一外塗層材料之該部分。在一些具體實例中，移除該第二外塗層材料及/或該第一外塗層材料之該部分可包括使用一乾式蝕刻製程來移除該第二外塗層材料及/或該第一外塗層材料之該部分。在一些具體實例中，該乾式蝕刻製程可以相同速率蝕刻該第一外塗層材料及該第二外塗層材料。
在一些具體實例中，該方法可進一步包括在每一循環中，在沈積該第一外塗層材料之該均勻層之後，移除該第一外塗層材料之該均勻層中沈積於該複數個隆脊之頂表面上的部分。
在一些具體實例中，一種波導可包括一基板，該基板上之一表面起伏結構及該表面起伏結構上之一外塗層。該表面起伏結構可包括相對於該基板傾斜之複數個隆脊，及各自由兩個鄰近隆脊所界定之複數個凹槽。該外塗層及該複數個隆脊可在該基板上共同地形成一光耦合系統。該外塗層之一頂表面可藉由以一掠射角進行離子束蝕刻來獲得。
在一些具體實例中，該離子束蝕刻可在一原子層沈積操作之後執行，在該原子層沈積操作中，可沈積一外塗層材料之層以形成一中間外塗層。在一些具體實例中，可執行該離子束蝕刻以移除一中間外塗層上之複數個非平面表面部分。該複數個非平面表面部分中之每一者可包括一第一傾斜側及面向該第一傾斜側之一第二傾斜側。該掠射角可經選擇以使得該複數個非平面表面部分中之每一者之該第一傾斜側可免受該離子束照射，且該複數個非平面表面部分中之每一者之該第二傾斜側可曝露於該離子束。
此發明內容既不意欲識別所主張主題之關鍵或基本特徵，亦不意欲單獨使用以判定所主張主題之範圍。應參考本發明之整篇說明書之適當部分，任何或所有圖式及每一技術方案來理解該主題。下文將在以下說明書、申請專利範圍及隨附圖式中更詳細地描述前述內容連同其他特徵及實例。
本發明係關於基於波導之近眼顯示系統。更特定言之，且不受限制，本發明係關於用於覆蓋傾斜表面起伏結構之外塗層的平面化技術。
諸如傾斜表面起伏光柵之傾斜表面起伏結構可用於許多光學或電子裝置中以操控光及/或電之特性。根據某些具體實例，傾斜表面起伏光柵可用於一些光學裝置中，諸如人工實境應用中之近眼顯示系統，以產生高折射率變化、高繞射效率及/或高光傳送效率。傾斜表面起伏光柵可包括隆脊及凹槽。為了保護傾斜表面起伏光柵之結構且為了增加視野且減少彩虹假影等，可在傾斜表面起伏光柵上方形成外塗層。外塗層材料可具有與形成隆脊之材料之折射率不同的折射率。隆脊及填充凹槽且覆蓋隆脊之外塗層材料可一起充當用於波導顯示器之光柵耦合器。
旋塗技術可提供相對低成本且簡單的選項，但外塗層材料無法跨越傾斜表面起伏光柵而均勻地塗佈，此部分地歸因於光柵之不同組態，諸如隆脊之不同傾斜角度、光柵之不同工作循環、由隆脊所界定之凹槽之不同深度，及其類似者。當隆脊之傾斜角度可變得相對大時，可能變得較難以達成均勻外塗層。厚度變化可歸因於雜散光路徑而造成通量之顯著損失。另外，凹槽在一些應用中可非常窄及/或深，且當利用旋塗技術時，可能在例如凹槽中出現溶劑滯留。滯留之溶劑可能引起外塗層內之不同折射率及裝置之效率損失。
根據某些具體實例，原子層沈積（atomic layer deposition；ALD）可用以改善表面輪廓之平整度/平坦度及外塗層之折射率之均勻性。在一些具體實例中，外塗層之頂表面可仍包括凹陷（dip）或不平坦度。對於某些應用，可執行平面化操作以達成外塗層之平整頂表面。
在一些具體實例中，可在多個處理循環之每一者中執行沈積及蝕刻操作。沈積操作可包括ALD。在每一處理循環中，薄外塗層材料層可在沈積操作期間沈積於曝露表面上，且蝕刻操作可比移除沈積於凹槽中之外塗層材料更快地移除沈積於隆脊頂部上之外塗層材料，使得在沈積操作期間沈積於凹槽中之至少一些外塗層材料可保留，同時隆脊頂部上之外塗層材料可移除。因此，在完成多個操作及蝕刻循環後，可達成外塗層之實質上平整或平坦的頂表面。
在一些具體實例中，可利用離子束蝕刻來改善外塗層之表面加工。舉例而言，可使用可幾乎平行於經沈積之外塗層材料之表面的掠射離子束以比移除凹陷內之外塗層材料更快地移除超出凹陷之外塗層材料，使得可獲得外塗層之平坦或平整表面。在一些具體實例中，隨著外塗層材料被蝕刻掉且凹陷之深度逐漸減小，離子束之掠射角可逐漸減小。
在一些具體實例中，化學機械平面化技術可用以在外塗層已形成於表面起伏結構上之後獲得平坦或平整表面。
在一些具體實例中，在已使用ALD或其他循環沈積製程來填充凹槽之後，可執行旋塗操作。因為在完成ALD或其他循環沈積製程後，相比於上面形成有不同光柵之非塗佈基板，表面平坦度已顯著改善，所以可藉由後續旋塗操作來獲得實質上平整表面。在一些具體實例中，用於旋塗操作之外塗層材料可具有與使用ALD沈積之外塗層材料之折射率匹配的折射率。
在一些具體實例中，用於旋塗操作之外塗層材料可具有與使用ALD或其他循環製程所沈積之外塗層材料之折射率不同的折射率，但相對於使用ALD或其他循環製程所施加之外塗層材料可具有約1:1的蝕刻選擇性。在旋塗操作之後，可執行蝕刻操作以移除使用旋塗操作所施加之所有外塗層材料且至少移除在ALD製程期間所形成之凹陷之底部上方的外塗層材料以達成外塗層之實質上平整表面。
在以下描述中，出於解釋之目的，闡述特定細節以便提供對本發明之實例的透徹理解。然而，將顯而易見的是，各種實例可在無此等特定細節之情況下得以實踐。舉例而言，裝置，系統，結構，總成，方法及其他組件可用方塊圖形式展示為組件，以免非不必要細節來混淆實例。在其他情況下，可在無必要細節之情況下展示熟知的裝置，製程，系統，結構及技術，以免混淆實例。諸圖及描述不意欲為限制性的。已在本發明中使用之術語及表述用作描述之術語且不為限制性的，且在使用此類術語及表述中，不欲排除所展示及描述之特徵的任何等效物或其部分。詞語「實例」在本文中用於意謂「充當實例、例子或說明」。不必將本文中描述為「實例」之任何具體實例或設計理解為比其他具體實例或設計較佳或有利。
圖 1 為根據某些具體實例之實例近眼顯示器100的簡化圖。近眼顯示器100可向使用者呈現媒體。由近眼顯示器100呈現的媒體之實例可包括一或多個影像、視訊及/或音訊。在一些具體實例中，音訊可經由外部裝置（例如，揚聲器及/或頭戴式耳機）所呈現，外部裝置自近眼顯示器100、控制台或此兩者接收音訊資訊，且基於音訊資訊來呈現音訊資料。近眼顯示器100大體上經組態以作為人工實境顯示器操作。在一些具體實例中，近眼顯示器100可作為擴增實境（augmented reality；AR）顯示器及/或混合實境（mixed reality；MR）顯示器操作。
近眼顯示器100可包括框架105及顯示器110。框架105可耦接至一或多個光學元件。顯示器110可經組態以使使用者看見由近眼顯示器100所呈現之內容。在一些具體實例中，顯示器110可包括用於將來自一或多個影像之光引導至使用者之眼睛的波導顯示器總成。
圖 2 為圖1中所說明之近眼顯示器100的橫截面圖200。顯示器110可包括至少一個波導顯示器總成210。出射光瞳230可位於在使用者佩戴近眼顯示器100時此使用者之眼睛220所定位的位置。出於說明之目的，圖2展示與使用者之眼睛220及單一波導顯示器總成210相關聯的橫截面圖200，但在一些具體實例中，第二波導顯示器可用於使用者之第二隻眼睛。
波導顯示器總成210可經組態以將影像光（亦即，顯示光）引導至位於出射光瞳230處之眼動範圍（eyebox）及引導至使用者之眼睛220。波導顯示器總成210可包括具有一或多個折射率之一或多種材料（例如，塑膠、玻璃等）。在一些具體實例中，近眼顯示器100可包括在波導顯示器總成210與使用者之220之間的一或多個光學元件。
在一些具體實例中，波導顯示器總成210可包括一或多個波導顯示器之堆疊，包括但不限於堆疊式波導顯示器、變焦波導顯示器等。堆疊式波導顯示器為藉由堆疊各別單色源具有不同色彩之波導顯示器而建立的多色顯示器（例如，紅-綠-藍（red-green-blue；RGB）顯示器）。堆疊式波導顯示器亦為可投影於多個平面（例如，多平面彩色顯示器）上之多色顯示器。在一些組態中，堆疊式波導顯示器可為可投影於多個平面（例如，多平面單色顯示器）上之單色顯示器。變焦波導顯示器為可調整自波導顯示器發射的影像光之聚焦位置之顯示器。在替代性具體實例中，波導顯示器總成210可包括堆疊式波導顯示器及變焦波導顯示器。
圖 3 為波導顯示器300之具體實例的等角視圖。在一些具體實例中，波導顯示器300可為近眼顯示器100之組件（例如，波導顯示器總成210）。在一些具體實例中，波導顯示器300可作為可將影像光引導至特定位置之一些其他近眼顯示器或其他系統的部分。
波導顯示器300可包括源總成310、輸出波導320及控制器330。出於說明之目的，圖3展示與使用者之眼睛390相關聯之波導顯示器300，但在一些具體實例中，與波導顯示器300分開或部分分開之另一波導顯示器可將影像光提供至使用者之另一隻眼睛。
源總成310可產生影像光355以顯示給使用者。源總成310可產生影像光355且將其輸出至位於輸出波導320之第一側370-1上的耦合元件350。在一些具體實例中，耦合元件350可將來自源總成310之影像光355耦合至輸出波導320中。耦合元件350可包括例如繞射光柵、全像光柵、一或多個級聯反射器、一或多個稜鏡表面元件及/或全像反射器陣列。輸出波導320可作為可將經擴展影像光340輸出至使用者之眼睛390的光波導。輸出波導320可在位於第一側370-1上之一或多個耦合元件350處接收影像光355且將所接收之影像光355導引至引導元件360。
引導元件360可將所接收之輸入的影像光355重新引導至解耦元件365，使得所接收之輸入的影像光355可經由解耦元件365自輸出波導320解耦。引導元件360可作為輸出波導320之第一側370-1的部分或貼附至該第一側。解耦元件365可作為輸出波導320之第二側370-2的部分或貼附至該第二側，使得引導元件360與解耦元件365相對。引導元件360及/或解耦元件365可包括例如繞射光柵、全像光柵、表面起伏光柵、一或多個級聯反射器、一或多個稜鏡表面元件及/或全像反射器陣列。
輸出波導320之第二側370-2可表示沿著x維度及y維度之平面。輸出波導320可包括可促進影像光355之全內反射的一或多種材料。輸出波導320可包括例如矽、塑膠、玻璃及/或聚合物。輸出波導320可具有相對小的形狀因數。舉例而言，輸出波導320可沿著x維度為大約50 mm寬，沿著y維度為約30 mm長，且沿著z維度為約0.5至1 mm厚。
控制器330可控制源總成310之掃描操作。控制器330可判定用於源總成310之掃描指令。在一些具體實例中，輸出波導320可以大視野（field of view；FOV）將經擴展影像光340輸出至使用者之眼睛390。舉例而言，提供至使用者之眼睛390的經擴展影像光340可具有約60度或更大及/或約150度或更小之對角線FOV（在x及y上）。輸出波導320可經組態以提供具有約20 mm或更大及/或等於或小於約50 mm之長度；及/或約10 mm或更大及/或等於或小於約50 mm之寬度的眼動範圍。
圖 4 為波導顯示器300之橫截面圖400。波導顯示器300可包括源總成310及輸出波導320。源總成310可根據來自控制器330之掃描指令以產生影像光355（亦即，顯示光）。源總成310可包括源410及光學系統415。源410可包括產生相干或部分相干光之光源。源410可包括例如雷射二極體、垂直共振腔面射型雷射及/或發光二極體。
光學系統415可包括可調節來自源410之光的一或多個光學組件。調節來自源410之光可包括例如根據來自控制器330之指令而擴展、準直及/或調整定向。一或多個光學組件可包括一或多個透鏡、液體透鏡、鏡面、孔隙及/或光柵。自光學系統415（以及源總成310）發射之光可被稱作影像光355或顯示光。
輸出波導320可自源總成310接收影像光355。耦合元件350可將來自源總成310之影像光355耦合至輸出波導320中。在耦合元件350包括繞射光柵之具體實例中，繞射光柵可經組態以使得全內反射可出現在輸出波導320內，且因此耦合至輸出波導320中之影像光355可在輸出波導320內朝向解耦元件365內部地傳播（例如，藉由全內反射）。
引導元件360可朝向解耦元件365重導向影像光355以將影像光之至少一部分耦合出輸出波導320。在引導元件360為繞射光柵之具體實例中，繞射光柵可經組態以使入射的影像光355相對於解耦元件365之表面以傾斜角離開輸出波導320。在一些具體實例中，引導元件360及/或解耦元件365可在結構上類似。
離開輸出波導320之經擴展影像光340可沿著一或多個維度擴展（例如，可沿著x維度為細長的）。在一些具體實例中，波導顯示器300可包括複數個源總成310及複數個輸出波導320。源總成310中之每一者可發射對應於原色（例如，紅色、綠色或藍色）之單色影像光。輸出波導320中之每一者可堆疊在一起以輸出可為多色的經擴展影像光340。
圖 5 為包括波導顯示器總成210之實例人工實境系統500的簡化方塊圖。人工實境系統500可包括各自耦接至控制台510之近眼顯示器100，成像裝置535及輸入/輸出介面540。
如上文所描述，近眼顯示器100可為向使用者呈現媒體之顯示器。由近眼顯示器100呈現的媒體之實例可包括一或多個影像、視訊及/或音訊。在一些具體實例中，音訊可經由外部裝置（例如，揚聲器及/或頭戴式耳機）呈現，外部裝置可自近眼顯示器100及/或控制台510接收音訊資訊，且基於音訊資訊將音訊資料呈現給使用者。在一些具體實例中，近眼顯示器100可充當人工實境眼鏡。舉例而言，在一些具體實例中，近眼顯示器100可藉由電腦所產生之元素（例如，影像、視訊、聲音等）來擴增實體真實世界環境之視圖。
近眼顯示器100可包括波導顯示器總成210、一或多個位置感測器525及/或慣性量測單元（inertial measurement unit；IMU）530。波導顯示器總成210可包括波導顯示器，諸如包括如上文所描述之源總成310、輸出波導320及控制器330之波導顯示器300。
IMU 530可包括可產生快校準資料之電子裝置，該快校準資料基於自一或多個位置感測器525接收之量測信號而指示近眼顯示器100相對於其初始位置之估計位置。
成像裝置535可根據自控制台510接收之校準參數來產生慢校準資料。成像裝置535可包括一或多個攝影機及/或一或多個視訊攝影機。
輸入/輸出介面540可為允許使用者將動作請求發送至控制台510之裝置。動作請求可作為執行特定動作之請求。舉例而言，動作請求可為開始或結束應用或執行該應用內之特定動作。
控制台510可將媒體提供至近眼顯示器100以根據自成像裝置535、近眼顯示器100及輸入/輸出介面540中之一或多者接收之資訊來呈現給使用者。在圖5中所展示之實例中，控制台510可包括應用程式商店545、追蹤模組550及引擎555。
應用程式商店545可儲存一或多個應用程式以供控制台510執行。應用程式可包括在由處理器執行時可產生供呈現給使用者之內容的指令群組。應用程式之實例可包括遊戲應用程式、會議應用程式、視訊播放應用程式或其他適合應用程式。
追蹤模組550可使用一或多個校準參數來校準人工實境系統500，且可調整一或多個校準參數以減少判定近眼顯示器100之位置時的誤差。追蹤模組550可使用來自成像裝置535之慢校準資訊來追蹤近眼顯示器100之移動。追蹤模組550亦可使用來自快校準資訊之位置資訊來判定近眼顯示器100之參考點的位置。
引擎555可執行人工實境系統500內之應用程式，且自追蹤模組550接收近眼顯示器100之位置資訊、加速度資訊、速度資訊及/或預測之未來位置。在一些具體實例中，由引擎555接收之資訊可用於向波導顯示器總成210產生信號（例如，顯示器指令）。信號可判定呈現給使用者之內容之類型。
可存在實施波導顯示器之許多不同方式。舉例而言，在一些實施方式中，輸出波導320可包括在第一側370-1與第二側370-2之間的傾斜表面以用於將影像光355耦合至輸出波導320中。在一些實施方式中，傾斜表面可塗佈有反射塗層以朝向引導元件360反射光。在一些實施方式中，傾斜表面之角度可經組態以使得影像光355歸因於全內反射而可由傾斜表面反射。在一些實施方式中，可不使用引導元件360，且可藉由全內反射在輸出波導320內導引光。在一些實施方式中，解耦元件365可位於第一側370-1附近。
在一些實施方式中，輸出波導320及解耦元件365（及引導元件360，若使用）對於來自環境之光可為透明的，且可充當光學組合器以用於組合影像光355與來自近眼顯示器100前方之實體真實世界環境的光。因而，使用者可檢視來自源總成310之人工物件之人工影像及實體真實世界環境中之真實物件之真實影像兩者，此可被稱作光學透視。
圖 6 說明根據某些具體實例之使用波導顯示器的實例光學透視擴增實境系統600。擴增實境系統600可包括投影機610及組合器615。投影機610可包括光源或影像源612及投影機光學件614。在一些具體實例中，影像源612可包括顯示虛擬物件之複數個像素，諸如LCD顯示器面板或LED顯示面板。在一些具體實例中，影像源612可包括產生相干或部分相干光之光源。舉例而言，影像源612可包括雷射二極體、垂直共振腔面射型雷射及/或發光二極體。在一些具體實例中，影像源612可包括各自發射對應於原色（例如，紅色、綠色或藍色）之單色影像光的複數個光源。在一些具體實例中，影像源612可包括光學圖案產生器，諸如空間光調變器。投影機光學件614可包括可調節（諸如，擴展、準直、掃描或將光自影像源612投影至組合器615）來自影像源612之光的一或多個光學組件。一或多個光學組件可包括例如一或多個透鏡、液體透鏡、鏡面、孔隙及/或光柵。在一些具體實例中，投影機光學件614可包括具有複數個電極之液體透鏡（例如，液晶透鏡），該液體透鏡允許掃描來自影像源612之光。
組合器615可包括用於將來自投影機610之光耦合至組合器615之基板620中的輸入耦合器630。輸入耦合器630可包括立體全像光柵、繞射光學元件（diffractive optical element；DOE）（例如，表面起伏光柵）或折射耦合器（例如，楔或稜鏡）。對於可見光，輸入耦合器630可具有大於30%、50%、75%、90%或更大的耦合效率。如本文中所使用，可見光可指波長介於約380 nm與約750 nm之間的光。耦合至基板620中之光可經由例如全內反射（total internal reflection；TIR）在基板620內傳播。基板620可呈一副眼鏡之透鏡的形式。基板620可具有平整或彎曲表面，且可包括一或多種類型之介電材料，諸如玻璃、石英、塑膠、聚合物、聚(甲基丙烯酸甲酯)（PMMA）、晶體或陶瓷。基板之厚度可在例如小於約1 mm至約10 mm或更大之範圍內。基板620對於可見光可為透明的。若光束可以高透射率（諸如，大於50%、60%、75%、80%、90%、95%或更高）穿過材料，則材料可對光束「透明」，其中光束之一小部分（例如，小於50%、40%、25%、20%、10%、5%或更小）可被材料散射、反射或吸收。透射率（亦即，透射比）可由在一波長範圍內之經光學加權或未加權之平均透射率、或在諸如可見光波長範圍之波長範圍內的最低透射率來表示。
基板620可包括或可耦接至複數個輸出耦合器640，該複數個輸出耦合器經組態以自基板620提取由基板620導引且在基板620內傳播之光的至少一部分，且將經提取光660引導至擴增實境系統600之使用者之眼睛690。輸出耦合器640可包括光柵耦合器（例如，立體全像光柵或表面起伏光柵）、其他DOE、稜鏡等作為輸入耦合器630。輸出耦合器640可在不同位置處具有不同耦合（例如，繞射）效率。基板620亦可允許來自組合器615前方之環境的光650在損耗極少或無損耗之情況下穿過。輸出耦合器640亦可允許光650在損耗極少之情況下穿過。舉例而言，在一些實施方式中，輸出耦合器640可對於光650具有低繞射效率，使得光650可在損耗極少之情況下折射或以其他方式穿過輸出耦合器640，且因此可具有高於經提取光660之強度。在一些實施方式中，輸出耦合器640可對於光650具有高繞射效率，且可在損耗極少之情況下將光650繞射至某些所要方向（亦即，繞射角）。因此，使用者能夠檢視組合器615前方之環境與由投影機610投影之虛擬物件的經組合影像。
圖 7 說明包括波導710及光柵耦合器720之實例波導顯示器700中之入射顯示光740及外部光730的傳播。波導710可作為具有大於自由空間折射率n1 （亦即，1.0）之折射率m的平整或彎曲透明基板。光柵耦合器720可包括例如布拉格光柵或表面起伏光柵。
入射顯示光740可由例如圖6之輸入耦合器630或上文所描述之其他耦合器（例如，稜鏡或傾斜表面）耦合至波導710中。入射顯示光740可經由例如全內反射在波導710內傳播。當入射顯示光740到達光柵耦合器720時，入射顯示光740可由光柵耦合器720繞射至例如0階繞射（亦即，反射）光742及-1階繞射光744中。0階繞射可繼續在波導710內傳播，且可由波導710之底表面而在不同位置處朝向光柵耦合器720反射。-1階繞射光744可朝向使用者之眼睛耦合（例如，折射）出波導710，此係因為歸因於-1階繞射光744之繞射角而無法在波導710之底表面處滿足全內反射條件。
外部光730亦可由光柵耦合器720繞射至例如0階繞射光732或-1階繞射光734中。0階繞射光732或-1階繞射光734可朝向使用者之眼睛折離開波導710。因此，光柵耦合器720可充當用於將外部光730耦合至波導710中之輸入耦合器，且亦可充當用於將入射顯示光740耦合出波導710之輸出耦合器。因而，光柵耦合器720可充當用於組合外部光730與入射顯示光740之組合器，且將經組合光發送至使用者之眼睛。
為了以所要方向朝向使用者之眼睛繞射光且為了達成某些繞射階之所要繞射效率，光柵耦合器720可包括閃耀或傾斜光柵，諸如傾斜布拉格光柵或表面起伏光柵，其中光柵隆脊及凹槽可相對於光柵耦合器720或波導710之表面法線傾斜。
圖 8 說明根據某些具體實例之實例波導顯示器800中的實例傾斜光柵820。波導顯示器800可包括諸如基板620之波導810上之傾斜光柵820。傾斜光柵820可充當用於將光耦合至波導810中或耦合出波導810之光柵耦合器。在一些具體實例中，傾斜光柵820可包括具有週期p 之週期性結構。舉例而言，傾斜光柵820可包括在複數個隆脊822及隆脊822之間的凹槽824。傾斜光柵820之每一週期可包括隆脊822及凹槽824，其可為氣隙或填充有具有折射率ng2 之材料的區。在脊822之寬度與光柵週期p 之間的比率可被稱作工作循環。傾斜光柵820可具有在例如約10%至約90%或更大之範圍內的工作循環。在一些具體實例中，工作循環可隨週期變化。在一些具體實例中，傾斜光柵之週期p 可在傾斜光柵820上隨區域變化，或可在傾斜光柵820上隨週期（亦即，啾聲）變化。
隆脊822可由具有折射率ng1 之材料製成，諸如含矽材料（例如，SiO2 、Si3 N4 、SiC、SiOx Ny 或非晶矽）、有機材料（例如，旋轉塗佈碳（spin on carbon；SOC）或非晶碳層（amorphous carbon layer；ACL）或類鑽碳（diamond like carbon；DLC））或無機金屬氧化物層（例如，TiOx 、AlOx 、TaOx 、HfOx 等）。每一隆脊822可包括具有傾斜角度α之前邊緣830及具有傾斜角度β之後邊緣840。在一些具體實例中，每一隆脊822之前邊緣830及後邊緣840可彼此平行。換言之，傾斜角度α約等於傾斜角度β。在一些具體實例中，傾斜角度α可不同於傾斜角度β。在一些具體實例中，傾斜角度α可約等於傾斜角度β。舉例而言，在傾斜角度α與傾斜角度β之間的差可小於20%、10%、5%、1%或更小。在一些具體實例中，傾斜角度α及傾斜角度β可在例如約30°或更小至約70°或更大之範圍內。在一些具體實例中，傾斜角度α及/或傾斜角度β可大於30°、45°、50°、70°或更大。
可使用許多不同奈米製造技術來製造傾斜光柵820。奈米製造技術通常包括圖案化製程及圖案化後（例如，外塗佈）製程。圖案化製程可用以形成傾斜光柵820之傾斜隆脊822。可存在用於形成傾斜隆脊822之許多不同奈米製造技術。在一些實施方式中，可使用包括傾斜蝕刻之微影技術來製造傾斜光柵820。在一些實施方式中，可使用奈米壓印微影（nanoimprint lithography；NIL）自主模製造傾斜光柵820。
可使用圖案化後製程來外塗佈傾斜隆脊822及/或用具有不同於傾斜隆脊822之折射率ng1 之折射率ng2 的材料來填充在傾斜隆脊822之間的凹槽824。圖案化後製程可獨立於圖案化製程。因此，可在使用任何圖案化技術製造之傾斜光柵上使用相同的圖案化後製程。
圖 9A 說明根據某些具體實例之波導顯示器900中之傾斜光柵耦合器的實例。波導顯示器900可包括傾斜表面起伏結構，諸如如波導之基板910上之傾斜光柵920。如上文所論述且亦展示於圖9A中，傾斜光柵920之組態可跨越基板910變化以便增加光耦合至使用者之眼睛的效率。舉例而言，一些傾斜光柵920a可包括可不同於其他傾斜光柵920b之週期p 2 的週期p 1 。隆脊922a及922b之高度、凹槽924a及924b之深度以及隆脊922a及922b之前邊緣930a及930b以及後邊緣940a及940b之傾斜角度亦可變化。隆脊922a及922b之寬度及/或凹槽924a及924b之寬度可進一步變化，從而使傾斜光柵920a及920b之工作循環變化。傾斜光柵920之變化組態可在對均勻地外塗佈傾斜光柵920及/或形成外塗層之實質上平面的頂表面上帶來挑戰。
用於施加外塗層之常見技術可包括旋塗技術。通常，旋塗技術可良好地起作用以外塗佈相對平整表面。然而，在待塗佈之表面可包括形成於其上之結構時達成均勻外塗層可能具有挑戰性，且當表面結構之組態可跨越表面（諸如傾斜光柵920之不同組態）變化時，或當一些曝露表面可由其他表面及/或結構（諸如傾斜隆脊922之後邊緣940及/或前邊緣930）遮蔽時，可能甚至更難以外塗佈所有曝露表面。使用旋塗技術所施加於傾斜光柵920上之外塗層之所得厚度可變化，此可能產生外塗層之不平坦或非平面表面。外塗層之表面之不平坦度可造成耦合光之顯著損失。另外，當可採用旋塗技術時，凹槽924中出現溶劑或空氣滯留。舉例而言，用於旋塗外塗層材料之溶劑可能未完全蒸發。空氣亦可滯留於外塗層中。滯留之溶劑及/或空氣可導致外塗層之折射率變化及裝置之效率損失。當凹槽924可相對較深，例如在一些具體實例中為100 nm、200 nm、300 nm或更大，凹槽924可相對較窄及/或隆脊922之傾斜角度可相對較大時，問題可加劇。在一些具體實例中，傾斜角度可大於30°、45°、50°、70°或更大。
為了克服此等問題，可實施用於在傾斜光柵920上方施加外塗層之不同技術。在一些具體實例中，可採用循環塗佈或沈積製程來填充凹槽924及/或外塗佈隆脊922。具體言之，代替一次性地施加外塗層材料以達成外塗層之所要厚度，可在多個循環中形成外塗層，且在每一循環期間，僅可施加外塗層材料之相對薄層以部分填充凹槽924及/或外塗佈隆脊922。可經由外塗層材料施加之兩個或更多個循環達成外塗層之所要厚度。
在一些具體實例中，可在每一循環中使用原子層沈積（atomic layer deposition；ALD）來施加或沈積外塗層材料。具體言之，一旦可使用任何適合技術來形成傾斜光柵920，上面形成有傾斜光柵920之基板910便可傳送至處理腔室以用於施加或沈積外塗層材料。傾斜光柵920可形成於相同處理腔室中，外塗層材料可在同一處理腔室中施加或沈積、或可形成於不同處理腔室中。處理腔室可經組態以按循環方式施加或沈積外塗層材料。處理腔室可進一步經組態以在每一循環期間以受控量來施加或沈積外塗層材料，包括在一些具體實例中使用ALD沈積外塗層材料。因此，在一些具體實例中，可在每一循環中僅沈積可包括外塗層材料之兩個或更多個原子層的薄層。在一些具體實例中，在每一循環中可僅沈積外塗層材料之一個原子層。可在兩個或更多個循環中以逐層方式沈積外塗層材料以達成外塗層之所要總厚度。
圖 9B 說明根據某些具體實例之已塗佈有外塗層材料層的圖9A之實例傾斜光柵耦合器。如所說明，因為可以逐層方式沈積外塗層材料，所以當進行沈積時，沈積於隆脊922之頂部950上之外塗層材料之厚度可維持為實質上均勻的。另外，當執行ALD時，處理腔室之壓力可維持相對較低，諸如接近真空。在真空條件下，形成外塗層材料之分子可吸附於可以任何角度定向之所有曝露表面上。因此，在使用ALD沈積外塗層材料期間，形成外塗層之分子不僅可吸附於隆脊922之頂部950上，且亦可吸附於隆脊922之前邊緣930及後邊緣940之表面以及凹槽924之底部955上。在完成一個循環後，外塗層材料之一個連續原子層可沈積或形成於隆脊922之頂部950上以及凹槽924內部及隆脊922之前邊緣930及後邊緣940上。如上文所提及，可能難以部分地外塗佈隆脊922之前邊緣930，此係因為凹槽924之前邊緣930、後邊緣940及/或底部955可由隆脊922所遮蔽。藉由使用ALD，形成外塗層材料之分子能夠到達且均勻地吸附於凹槽924之前邊緣930、後邊緣940及/或底部955上。因此，即使在前邊緣930及/或後邊緣940之傾斜角度可極其高，諸如大於或約為30°、大於或約為35°、大於或約為40°、大於或約為45°、大於或約為50°、大於或約為55°、大於或約為60°、大於或約為65°、大於或約為70°、大於或約為75°、大於或約為80°或更大時，亦可藉由使用ALD來獲得均勻外塗層。
由於可執行使用ALD之外塗層材料施加的兩個或更多個循環，因此沈積於隆脊922之頂部950上之外塗層材料的厚度、沈積於隆脊922之前邊緣930及後邊緣940上之外塗層材料的厚度及沈積於凹槽924之底部955上之外塗層材料的厚度可以實質上相同或類似的速率來增長或增加。因此，可在沈積製程期間維持所有曝露表面上之外塗層材料之實質上均勻厚度，如圖9B中所說明，且經沈積外塗層材料可同時減少凹槽924之深度及凹槽924之寬度。
圖 9C 說明根據某些具體實例之已塗佈有額外外塗層材料的圖9A及圖9B之實例傾斜光柵耦合器。如所展示，在執行更多沈積循環之情況下，可在沈積製程期間維持所有曝露表面上之外塗層材料之厚度的均勻性。可同時進一步減少凹槽924之深度及凹槽924之寬度。
圖 9D 說明根據某些具體實例之已進一步塗佈有額外外塗層材料以形成平面外塗層的圖9A至圖9C之實例傾斜光柵耦合器。如所展示，在執行另外的沈積循環之情況下，可消除在鄰近隆脊922之間的間隙，可由外塗層材料完全填充凹槽924，且可由外塗層材料形成外塗層之連續的表面960。
因為可以逐層方式沈積外塗層材料，且在一些具體實例中，個別傾斜光柵920a及920b之頂部950可如圖9A中所展示相對於基板910之底表面處於相同高度或標高，所以外塗層之連續的表面960可具有相同高度或標高，且因此在可填充凹槽924時可為實質上平整或平面的。在一些具體實例中，表面960可不包括表面不規則性，且因此為平整或平面。在一些具體實例中，表面960仍可包括較小程度之表面不規則性，諸如突起或凹陷。在各種具體實例中，凹陷之深度或突起之高度可為幾十奈米至小於幾奈米，可小於10 nm、小於9 nm、小於8 nm、小於7 nm、小於6 nm、小於5 nm、小於4 nm、小於3 nm、小於2 nm、小於1 nm、小於0.5 nm或更小。
取決於應用，即使在表面960可包括較小程度之表面不規則性時，表面960仍可被視為平整或平面的，或實質上平整或平面的。舉例而言，在一些具體實例中，當凹陷之深度或突起之高度可小於傾斜光柵920之相關聯週期p 之1%時，表面960可被視為平整或平面的。取決於應用，在一些具體實例中，當凹陷之深度或突起之高度可小於傾斜光柵920之相關聯週期p 之5%時，表面960可被視為平整或平面的，且在各種具體實例中，當凹陷之深度或突起之高度可小於傾斜光柵920之相關聯週期p 之4%、小於3%、小於2%、小於1%、小於0.5%或小於0.1%時，表面960可被視為平整或平面的。
在一些具體實例中，可執行外塗層材料施加之一或多個額外循環以增加外塗層之厚度。因為外塗層之表面960可為實質上平面的，所以可使用ALD或其他物理及/或化學技術（包括旋塗技術）來執行額外沈積，以仍維持及達成外塗層之實質上平面的頂表面。
儘管ALD在本文中描述為用於填充傾斜光柵920之凹槽924的示例性技術，但可使用諸如其他化學氣相沈積（chemical vapor deposition；CVD）及/或物理氣相沈積（physical vapor deposition；PVD）技術之其他沈積技術以循環方式沈積外塗層材料。在每一循環期間，僅形成外塗層之少量材料可流動至處理腔室中以在隆脊922上及凹槽924內部沈積外塗層材料之薄層。因此，相比於使用習知旋塗技術所獲得之表面輪廓，可改善經沈積外塗層材料層之表面輪廓。在一些具體實例中，支撐上面形成有傾斜光柵920之基板910的腔室組件可傾斜以便將凹槽924曝露於外塗層材料之進入流，以進一步促進凹槽924內部之均勻沈積。
相比於使用習知旋塗技術一次性地施加外塗層材料，使用ALD亦或其他CVD或PVD技術以循環方式形成外塗層通常可改善表面輪廓。相比於其他CVD或PVD技術，使用ALD施加外塗層材料可允許對外塗層之表面輪廓進行甚至更大的控制，此係因為在每一循環期間可能僅沈積外塗層材料之一個原子層（亦即，約0.5 nm厚）。因此，在每一循環中所沈積之厚度之變化可小於0.5 nm。因此，外塗層之總厚度之變化可極小，且可在幾奈米或更小內。
除了改善之頂表面均勻性，藉由使用ALD以逐層方式沈積外塗層材料，亦可達成整個外塗層中之一致折射率。具體言之，藉由使用ALD在凹槽924內部逐層沈積外塗層材料，可由外塗層材料填充凹槽924而實質上無空隙。如上文所論述，使用旋塗技術來施加外塗層可能導致溶劑或空氣滯留於凹槽924中，尤其當凹槽924可相對較深及/或窄時。滯留於凹槽924內部之溶劑或空氣可能引起外塗層內部之折射率變化，此可能進一步引起裝置之效率損失。藉由使用ALD塗覆外塗層，可不引入溶劑，且不會出現空氣滯留，且因此，可獲得整個外塗層中一致及/或均勻的折射率，此可進一步改善裝置效率。
外塗層材料可為實質上明顯透明的。取決於應用，外塗層材料可具有高於或低於形成隆脊922之材料之折射率的折射率。在一些具體實例中，形成隆脊922之材料可包括非晶矽、氧化矽、氮化矽、碳化矽、氮氧化矽（SiOxNy）、旋轉塗佈碳（spin on carbon；SOC）、非晶碳、類鑽碳（diamond like carbon；DLC）、氧化鈦、氧化鋁、氧化鉭或氧化鉿中之一者。在一些具體實例中，可使用諸如氧化鉿、氧化鈦、氧化鉭、氧化鎢、氧化鋯硫化鎵、氮化鎵、磷化鎵、矽、氮化矽之高折射率材料及高折射率聚合物來填充凹槽924。在一些具體實例中，可使用諸如氧化矽、氧化鋁、多孔矽石或氟化低折射率單體（或聚合物）之低折射率材料來填充凹槽924。因此，在隆脊922之折射率與填充有外塗層材料之凹槽924之折射率之間的差可大於0.01、0.05、0.1、0.2、0.3、0.5、1.0或更高。外塗層材料及隆脊922可共同地用以將光耦合至基板910中及耦合出基板910。
圖 10 為說明根據某些具體實例之將外塗層施加至基板之例示性方法的簡化流程圖1000。簡化流程圖1000中所描述之操作僅用於說明之目的且不意欲為限制性的。
在區塊1010處，可將基板提供至處理腔室中。基板可包括類似於上文參看圖8及圖9所描述之表面起伏結構。因此，基板可包括具有傾斜隆脊及凹槽之傾斜光柵。傾斜隆脊及凹槽之組態可跨越基板變化，如上文所論述。用於外塗層施加之處理腔室可與可形成有傾斜光柵之處理腔室相同或不同。因此，在區塊1010之前，上面形成有傾斜光柵之基板已可處於處理腔室中。替代地，在區塊1010處，可將基板裝載至處理腔室中以用於施加外塗層。
在區塊1020處，可將外塗層材料層沈積至基板上以至少部分地填充傾斜光柵之凹槽。在一些具體實例中，處理腔室可經組態以按受控量來施加或沈積外塗層材料。因此，在區塊1020處，可沈積外塗層材料之薄層。取決於所使用之沈積技術及/或每一技術之操作參數，外塗層材料之薄層在一些具體實例中可包括外塗層材料之一個原子層，且在一些具體實例中可包括外塗層材料之若干原子層（亦即，兩個或更多個原子層）。當可沈積外塗層材料之兩個或更多個原子層時，取決於所實施之沈積技術，可藉由判定或控制經沈積之外塗層材料之原子層之數目及/或藉由判定或控制在區塊1020處所沈積之每一外塗層材料層之厚度，來控制經沈積之外塗層材料之總厚度。
在一些具體實例中，處理腔室可經組態以使用ALD來沈積外塗層材料。因此，在區塊1020處，可沈積外塗層材料之一個原子層。如上文所論述，當可實施ALD時，可在所有曝露表面上均勻塗佈或施加外塗層材料，該等表面包括可由基板上之其他結構遮蔽的表面。因此，使用ALD沈積外塗層材料可達成外塗層之實質上光滑或平面的頂表面，且改善整個外塗層中之折射率一致性。然而，亦可實施可允許薄層沈積之其他沈積技術，諸如其他化學氣相沈積（chemical vapor deposition；CVD）及/或物理氣相沈積（physical vapor deposition；PVD）技術。在一些具體實例中，經組態以支撐基板之腔室組件可傾斜以便曝露任何遮蔽表面，諸如界定凹槽之側壁及/或底部的表面，以進一步促進在所有曝露表面上平坦塗佈或施加外塗層材料。
在區塊1030處，可判定凹槽是否實質上由外塗層材料來填充。在一些具體實例中，可直至已沈積外塗層材料之若干層才執行區塊1030處之操作。換言之，可直至區塊1020處之沈積操作已執行多次或多個循環才執行區塊1030處之操作。舉例而言，可估計填充凹槽所需的外塗層材料層之數目，使得可在區塊1020處之沈積操作已重複估計數目個循環或接近估計數目個循環之後執行區塊1030處之操作。取決於應用，當凹槽之深度之至少約70%、至少約75%、至少約80%、至少約85%、至少約90%、至少約91%、至少約92%、至少約93%、至少約94%、至少約95%、至少約96%、至少約97%、至少約98%、至少約99%或約100%可由外塗層材料來填充時，凹槽可被視為實質上由外塗層材料填充。
若在區塊1030處判定凹槽尚未實質上由外塗層材料來填充，則製程可行進至區塊1020以沈積外塗層材料之一或多個額外層。可重複區塊1020及區塊1030處之操作，直至凹槽可實質上由外塗層材料來填充。若在區塊1030處判定凹槽已實質上由外塗層材料填充，則方法可行進至區塊1040。
在區塊1040處，可判定是否已達成外塗層之所要厚度。在一些具體實例中，可能需要沈積外塗層材料以不僅填充凹槽且亦形成在隆脊之頂部上方具有一厚度的外塗層。取決於應用，在隆脊之頂部上方之外塗層之所要厚度在一些具體實例中可大於或約為隆脊之高度之5%，且在各種具體實例中可大於或約為隆脊之高度之10%、大於或約為15%、大於或約為20%、大於或約為25%、大於或約為30%、大於或約為35%、大於或約為40%、大於或約為45%、大於或約為50%或更大百分比。隆脊之高度可界定為在隆脊之頂部與鄰近凹槽之底部之間沿著上面可形成有傾斜光柵之基板之法線的距離。
在一些具體實例中，實質上填充凹槽及沈積隆脊之頂部上方之外塗層之所要厚度可同時達成。如上文參看圖9A至圖9C所論述，當可沈積外塗層材料以填充凹槽時，外塗層材料亦可沈積於隆脊之頂部上。當凹槽可實質上由外塗層材料來填充時，外塗層材料之連續層亦可形成於隆脊之頂部上方，如圖9C中所展示。因此，當可判定是否已實質上填充凹槽時，可同時執行關於是否可達成外塗層之所要厚度的判定。換言之，在區塊1030處執行之操作及在區塊1040處執行之操作可同時執行或可在一個操作中執行。
若在區塊1040處判定已達成隆脊之頂部上方之所要外塗層厚度，則製程可行進至區塊1050，且可完成外塗層施加。在完成外塗層施加後，基板可在同一處理腔室中進一步處理或可自處理腔室移除。
若在區塊1040處判定尚未達成隆脊之頂部上方之所要外塗層厚度，則方法可行進至區塊1060以沈積額外外塗層材料。額外外塗層材料可與在區塊1020處所施加之外塗層材料相同或不同。若可在區塊1020及區塊1060處使用不同外塗層材料，則兩種不同的外塗層材料可具有匹配折射率。在一些具體實例中，在區塊1060處所執行之操作可與在區塊1020處所執行之操作實質上相同或類似。可使用在區塊1020處所利用之相同或類似沈積技術來沈積外塗層材料，該等技術包括ALD或其他PVD或CVD沈積方法。因此，在區塊1060處，可沈積外塗層材料之額外層，且額外層可為外塗層材料之一個原子層，或外塗層材料之兩個或更多個原子層，或經沈積之外塗層材料之預定厚度。
在一些具體實例中，在區塊1060處所執行之操作可不同於在區塊1020處所執行之操作。在區塊1060處所執行之操作可使用不同沈積技術及/或可將不同操作或沈積參數用於相同沈積技術。具體言之，當方法可行進至區塊1060時，凹槽已可實質上由外塗層材料來填充，且相比於不具有外塗層材料之基板，基板之表面輪廓可存在實質上較小變化。因此，相比於在區塊1020處所控制之沈積速率，在區塊1060處可以更快的沈積速率沈積外塗層材料。因此，在一些具體實例中，在區塊1060處所利用之沈積技術可包括ALD以達成外塗層之實質上平面的頂表面。在一些具體實例中，在區塊1060處所利用之沈積技術可包括其他PVD或CVD沈積技術，同時仍維持已經由在區塊1020處所執行之沈積操作之循環所獲得的表面平坦度。在一些具體實例中，可甚至在區塊1060處利用旋塗技術。由於在區塊1020處執行沈積操作循環之後獲得的顯著改善之表面平坦度，可最小化或實質上避免習知旋塗技術之問題，諸如溶劑或空氣滯留在凹槽中及/或所獲得之塗層之不平坦度。可在兩個或更多個循環中重複區塊1040及區塊1060之操作，直至獲得隆脊之頂部上方之外塗層的所要厚度，且接著可在區塊1050處完成外塗層施加。
參看圖 11 ，在一些具體實例中，在循環沈積製程完成後，包括當可使用ALD沈積外塗層材料時，諸如凹陷1170之表面變化仍可形成於外塗層材料之頂表面1160上。凹陷1170可部分地歸因於處理腔室之容量或限制、所採用之沈積技術及/或傾斜光柵之結構之變化而形成。儘管如此，凹陷1170可顯著淺於使用習知旋塗技術所形成之彼等凹陷。另外，取決於特定應用，使用本文中所描述之方法來形成之外塗層，即使在其上形成有凹陷1170，仍可在裝置公差內，且因此可用以將光耦合至波導基板中且將其耦合出波導基板。另外，凹陷1170可通常形成於安置有凹槽或與凹槽對準之處，且因此可形成於已知位置處及/或可週期性地顯現。因此，使用本文中所描述之沈積方法（包括如本文中所描述之ALD）來形成的凹陷1170可用作功能結構以用於光耦合及/或其他目的。
取決於所使用之技術，凹陷1170之深度D1 可變化。凹陷1170之深度D1 亦可取決於傾斜光柵之結構而變化，諸如取決於傾斜光柵之工作循環、隆脊及/或凹槽之寬度、隆脊之前邊緣及後邊緣之傾斜角度等而變化。另外，在一些具體實例中，隆脊之拐角可為圓的，此亦可影響凹陷1170之結構及/或深度。凹陷1170之深度D1 與在外塗層之頂表面1160與隆脊之頂部1150之間的外塗層材料之厚度D2 的比率可小於或約為1:2、小於或約為1:3、小於或約為1:4、小於或約為1:5、小於或約為1:6、小於或約為1:7、小於或約為1:8、小於或約為1:9、小於或約為1:10、小於或約為1:20、小於或約為1:30、小於或約為1:40，或更小。
在一些具體實例中，隆脊之頂部1150上方之外塗層材料的厚度D2 可取決於傾斜光柵之週期及/或工作循環。舉例而言，為了外塗佈具有相對較大週期及/或相對較小工作循環之傾斜光柵，隆脊之頂部1150上方的外塗層材料可具有較大厚度D2 ，以便在隆脊上方形成連續外塗層。相反，為了外塗佈具有相對較小週期及/或相對較大工作循環之傾斜光柵，隆脊之頂部1150上方的外塗層材料可具有較小厚度D2 以在隆脊上方形成連續外塗層。如上文所論述，傾斜光柵之週期及/或工作循環可跨越基板而變化。可基於不同週期及/或工作循環而判定待沈積於頂部1150上方之外塗層材料之厚度D2 ，使得連續外塗層可跨越整個基板而形成於傾斜光柵上方。
凹陷1170之深度D1 與在如界定為鄰近隆脊之頂部1150與凹槽之底部1155之間的距離之凹槽之深度D3 的比率可小於或約為1:5、小於或約為1:6、小於或約為1:7、小於或約為1:8、小於或約為1:9、小於或約為1:10、小於或約為1:20、小於或約為1:30、小於或約為1:40、小於或約為1:50、小於或約為1:60，或更小。在外塗層之頂表面1160與隆脊之頂部1150之間的外塗層材料之厚度D2 與凹槽之深度D3 的比率可小於或約為1:2、小於或約為1:3、小於或約為1:5、小於或約為1:10、小於或約為1:20、小於或約為1:30、小於或約為1:40、小於或約為1:50、小於或約為1:60、小於或約為1:70、小於或約為1:80、小於或約為1:90、小於或約為1:100，或更小。
在一些實施方式中，凹槽之深度D3 可大於或約為100 nm、大於或約為150 nm、大於或約為200 nm、大於或約為250 nm、大於或約為300 nm，或更大。在外塗層之頂表面1160與隆脊之頂部1150之間的外塗層材料之厚度D2 可大於或約為10 nm、大於或約為20 nm、大於或約為30 nm、大於或約為40 nm、大於或約為50 nm、大於或約為100 nm、大於或約為150 nm、大於或約為200 nm，或更大。
在一些具體實例中，凹陷1170之深度D1 可小於或約為100 nm、小於或約為95 nm、小於或約為90 nm、小於或約為85 nm、小於或約為80 nm、小於或約為75 nm、小於或約為70 nm、小於或約為65 nm、小於或約為60 nm、小於或約為55 nm、小於或約為50 nm，或更小。在一些具體實例中，凹陷1170之深度D1 可小於或約為45 nm、小於或約為40 nm、小於或約為35 nm、小於或約為30 nm、小於或約為25 nm、小於或約為20 nm、小於或約為15 nm、小於或約為10 nm、小於或約為5 nm，或更小。在一些具體實例中，凹陷1170之深度D1 可為約5 nm至100 nm。在一些具體實例中，凹陷1170之深度D1 可為約80 nm至100 nm。
取決於應用，可能需要外塗層之實質上平整或平面的頂表面，類似於圖9C中所展示之表面960。可實施各種製程以限制或阻止凹陷形成。在一些具體實例中，為了限制凹陷形成，可在多個處理循環之每一者中執行沈積及蝕刻操作。
圖 12 為說明根據某些具體實例之藉由在多個處理循環之每一者中執行沈積及蝕刻操作來施加外塗層之例示性方法的簡化的流程圖1200。流程圖1200中所描述之操作僅用於說明之目的且不意欲為限制性的。將結合圖13A至圖13D之示意性說明來描述圖12中所展示之方法之操作。
在區塊1210處，可將基板提供至處理腔室中。基板可包括類似於上文參看圖8及圖9所描述之表面起伏結構。因此，基板可包括具有傾斜隆脊及凹槽之傾斜光柵。傾斜隆脊及凹槽之組態可跨越基板而變化，如上文所論述。用於外塗層施加之處理腔室可與可形成有傾斜光柵之處理腔室相同或不同。因此，在區塊1210之前，上面形成有傾斜光柵之基板已可處於處理腔室中。替代地，在區塊1210處，可將基板裝載至處理腔室中以用於施加外塗層。
在區塊1220處，可在初始處理循環中將外塗層材料之薄層沈積於傾斜光柵之曝露表面上。可使用ALD或本文中所描述之其他適合的沈積技術來沈積層。舉例而言，在一些具體實例中，可採用其他沈積技術，諸如其他CVD及/或PVD技術。儘管其他沈積技術無法達成與ALD製程可達成之均勻性相同的均勻性，但在每一處理循環（下文描述）期間所執行之後續蝕刻操作可減少非均勻性，且可減少可形成之凹陷之總深度。
圖 13A 說明根據某些具體實例之塗佈有外塗層材料之層1310的實例傾斜光柵耦合器。當可使用ALD時，薄的層1310在一些具體實例中可包括外塗層材料之至少約5個原子層，且在各種具體實例中可包括外塗層材料之至少約10個原子層、至少約20個原子層、至少約30個原子層、至少約40個原子層、至少約50個原子層或更多原子層。替代地，可沈積外塗層材料，直至層1310達到預定厚度。舉例而言，在各種具體實例中，可沈積外塗層材料，直至層1310可為至少約1 nm、至少約2 nm、至少約3 nm、至少約4 nm、至少約5 nm、至少約10 nm、至少約15 nm、至少約20 nm、至少約25 nm、至少約30 nm、至少約35 nm、至少約40 nm、至少約45 nm、至少約50 nm，或更大。
在區塊1230處，可執行蝕刻操作以移除在前述沈積操作中所沈積之外塗層材料之至少部分。在一些具體實例中，可執行蝕刻操作，使得以比可移除沈積於凹槽1324內部之外塗層材料之速率更快的速率來移除沈積於傾斜光柵之頂部1350上的外塗層材料。
圖 13B 說明根據某些具體實例的圖13A之實例傾斜光柵耦合器，其中已移除外塗層材料層之部分。在一些具體實例中，可控制蝕刻操作之操作條件，使得可移除沈積於隆脊1322之頂部1350上之實質上所有外塗層材料，而僅可移除沈積於凹槽1324內部之極有限量的外塗層材料。舉例而言，可控制操作條件，使得可達成各向異性蝕刻。可藉由控制蝕刻劑之流動來達成各向異性蝕刻。在一些具體實例中，蝕刻劑可在大體上垂直於隆脊1322之頂部1350的方向上朝向傾斜光柵流動。在一些具體實例中，蝕刻劑可朝向隆脊1322之後邊緣1340但遠離隆脊1322之前邊緣1330來流動。因此，可蝕刻或移除沈積於隆脊1322之頂部1350上的外塗層材料，而可限制沈積於隆脊1322之前邊緣1330上之外塗層材料的蝕刻。亦可限制沈積於隆脊1322之後邊緣1340上之外塗層材料的蝕刻，此係因為隆脊1322之傾斜定向可阻擋或限制可到達鄰近隆脊1322之後邊緣1340的蝕刻劑。隆脊1322之傾斜定向亦可限制可到達凹槽1324之底部1355之外塗層材料的量。增加處理腔室之溫度及/或壓力亦可限制可在凹槽1324內部行進之蝕刻劑之量，從而導致凹槽1324內部之較少外塗層材料被蝕刻。
在一些具體實例中，凹槽1324內部之可在蝕刻操作中移除之外塗層材料的厚度可小於或約為在前述沈積操作期間所沈積之外塗層材料之厚度的50%、小於或約為40%、小於或約為30%、小於或約為20%、小於或約為10%、小於或約為5%、小於或約為3%、小於或約為2%、小於或約為1%，或更小。隆脊1322之頂部1350上可在蝕刻操作中移除之外塗層材料之厚度可大於或約為在前述沈積操作期間所沈積之外塗層材料之厚度的50%、大於或約為60%、大於或約為70%、大於或約為80%、大於或約為90%、大於或約為95%，或約為100%。
在區塊1240處，可判定凹槽是否實質上由外塗層材料來填充。在一些具體實例中，可直至已執行沈積及蝕刻操作之若干循環才執行區塊1240處之操作。取決於應用，當凹槽之深度之至少約70%、至少約75%、至少約80%、至少約85%、至少約90%、至少約91%、至少約92%、至少約93%、至少約94%、至少約95%、至少約96%、至少約97%、至少約98%、至少約99%或約100%可由外塗層材料填充時，凹槽可被視為實質上由外塗層材料來填充。若在區塊1240處判定凹槽尚未實質上由外塗層材料來填充，則製程可行進至區塊1210以沈積外塗層材料之另一層，接著在區塊1230處進行另一蝕刻操作。
在一些具體實例中，在沈積操作期間所沈積之外塗層材料之量可保持隨循環相同，且在蝕刻操作期間所移除之外塗層材料之量亦可保持隨循環相同。在一些具體實例中，經沈積之外塗層材料之量及/或所移除之外塗層材料之量中的至少一者或兩者可隨循環變化。在一些具體實例中，沈積操作之持續時間可保持隨循環相同，且蝕刻操作之持續時間亦可保持隨循環相同。在一些具體實例中，沈積之持續時間及/或蝕刻操作之持續時間中之一者或兩者可隨循環變化。
圖 13C 說明根據某些具體實例之已塗佈有額外外塗層材料的圖13A及圖13B之實例傾斜光柵耦合器。藉由在多個處理循環中重複沈積操作及蝕刻操作，凹槽1324可由外塗層材料逐漸地填充，而外塗層材料可不堆積於隆脊1322之頂部1350上，從而產生類似於圖13C中所展示之結構的結構。如圖13C中所展示，藉由實施每一循環可包括沈積操作且接著蝕刻操作之循環製程，當凹槽1324可實質上由外塗層材料來填充時，填充每一凹槽1324的隆脊1322之頂部1350及外塗層材料之頂部1380可共同地形成實質上平整或平坦的頂表面。凹陷或可由外塗層材料所形成之其他表面不規則性的深度在一些具體實例中可小於傾斜光柵之週期p 之1%，且在各種具體實例中可小於傾斜光柵之週期p 之0.9%、小於0.7%、小於0.5%、小於0.3%或小於0.1%。在各種具體實例中，取決於光柵之組態，凹陷或其他表面不規則性之深度可小於5 nm、小於4 nm、小於3 nm、小於2 nm、小於1 nm、小於0.5 nm，或更小。
一旦凹槽已實質上由外塗層材料來填充，方法便可行進至區塊1250以沈積額外外塗層材料，直至可達成隆脊1322之頂部1350上方之外塗層的所要厚度。額外外塗層材料可與在區塊1220處所施加之外塗層材料相同或不同。若可在區塊1220及區塊1240處使用不同外塗層材料，則兩種不同的外塗層材料可具有匹配折射率。在一些具體實例中，可使用在區塊1220處所利用之相同或類似沈積技術來沈積額外外塗層材料，該等技術包括ALD或其他PVD或CVD沈積方法。在一些具體實例中，可使用旋塗技術來施加額外外塗層材料，此係因為填充每一凹槽1324的隆脊1322之頂部1350及外塗層材料之頂部1380可實質上齊平，如圖13C中所展示。
圖 13D 說明根據某些具體實例之已進一步塗佈有額外外塗層材料以形成平面外塗層的圖13A至圖13C之實例傾斜光柵耦合器。如所說明，在完成額外外塗層材料之沈積後，可在實質上未形成凹陷之情況下達成外塗層之實質上平整或平面的頂表面1360，類似於圖9C中所展示之頂表面。若可形成任何凹陷或其他表面不規則性，則取決於用於施加額外外塗層材料之技術，表面不規則性之尺寸在各種具體實例中可小於傾斜光柵之週期p 的1%、小於0.9%、小於0.7%、小於0.5%、小於0.3%或小於0.1%，及/或在各種具體實例中可小於5 nm、小於4 nm、小於3 nm、小於2 nm、小於1 nm、小於0.5 nm，或更小。
圖 14 為說明根據某些具體實例之可改善外塗層之表面加工之示例性平面化製程的簡化流程圖1400。簡化流程圖1400中所描述之操作僅用於說明之目的且不意欲為限制性的。將結合圖 15A 至圖 15D 之示意性說明來描述圖14中所展示之方法之操作。
在區塊1410處，可將基板提供至處理腔室中。基板可包括類似於上文參看圖8及圖9所描述之表面起伏結構。基板可進一步包括使用ALD或本文中所描述之其他沈積技術而沈積於基板上方的外塗層。如圖15A中所展示，經沈積之外塗層材料可包括形成於頂表面上之凹陷1570，類似於上文參看圖11所描述。每一凹陷1570可由具有兩個相對傾斜側（第一傾斜側1510及第二傾斜側1520）及在第一傾斜側1510與第二傾斜側1520之間的底部1515之外塗層材料之凹表面部分來界定。取決於所採用之沈積技術，在一些具體實例中，在凹陷1570之間的表面部分1580可為實質上平整或平面的。為了減小凹陷1570之深度或完全移除凹陷1570，可利用離子束蝕刻。
儘管形成於外塗層之頂表面上的凹陷在本文中描述為示例性表面不規則性，但本文中所描述之方法及/或平面化技術並不意欲僅限於移除外塗層之表面上的凹陷。本文中所描述之方法及/或平面化技術可用以減少或移除使用任何沈積、塗佈、生長或其他形成製程所形成之任何其他表面上的其他表面不規則性。表面不規則性可為凹面的、凸面的、凹進的、突起的，及/或可週期性地或非週期性地顯現。
在區塊1420處，可執行掠射離子束蝕刻以減小凹陷1170之深度。具體言之，參看圖15B，離子束1590可經定向以使得在入射的離子束1590與表面部分1580之間的角度可相對較小。在一些具體實例中，離子束1590可幾乎平行於一些具體實例中之實質上平面的表面部分1580。因此，離子束1590亦可被稱作掠射離子束1590，且由掠射離子束所執行之蝕刻可被稱作掠射離子束蝕刻。
在一些具體實例中，離子束1590可相對於表面部分1580及/或隆脊之頂部1550來定向或成角度，其方式為使得入射的離子束1590可到達或轟擊每一凹陷1570之一個傾斜側1510或1520，同時離子束1590不可到達或轟擊每一凹陷1570之另一傾斜側1510或1520及底部1515。舉例而言，在圖15B中所展示之具體實例中，在入射的離子束1590與表面部分1580之間的角度或離子束1590之掠射角可小於或約為在凹陷1570之第一傾斜表面1510與鄰近的表面部分1580之間的角度θ1 。因此，離子束1590可到達表面部分1580及每一凹陷1570之第二傾斜側1520。離子束1590無法到達每一凹陷1570之第一傾斜側1510及底部1515，此係因為鄰近的表面部分1580可阻擋離子束1590，或換言之，第一傾斜側1510及/或底部1515可由表面部分1580來遮蔽。藉由以此方式定向入射的離子束1590，凹陷1570之深度可不由離子束1590來增加。替代地，相比於圖15A中所展示之深度，凹陷1570之深度可減小，此係因為形成表面部分1580及每一凹陷1570之第二傾斜側1520的外塗層材料可由離子束1590來移除。類似地，儘管每一凹陷1570之第一傾斜側1510可能未由離子束1590來轟擊，但由於鄰近的表面部分1580之移除或蝕刻，凹陷1570之第一傾斜側1510亦可逐漸減小。
類似地，當離子束1590可自相對側導向傾斜光柵920時，離子束1590可經定向以使得離子束1590之掠射角可小於或約為在凹陷1570之第二傾斜側1520與鄰近的表面部分1580之間的角度θ2 。藉由此組態，可由離子束1590移除形成表面部分1580及凹陷1570之第一傾斜側1510的外塗層材料，而不增加凹陷1570之深度。凹陷1570可變得更淺，且最終可隨著離子束蝕刻進行而完全消除，以形成外塗層之實質上平面的頂表面。
在區塊1430處，可判定是否已達成所要表面平坦度。取決於應用，藉由完全移除在一些具體實例中所形成之所有凹陷1170或其他表面不規則性，所要表面平坦度可為實質上平面的。在一些具體實例中，可容許特定表面平坦度。舉例而言，可判定當凹陷1170或其他凹表面不規則性之深度或者凸面或突起表面不規則性之高度可減小至小於或約為100 nm、小於或約為90 nm、小於或約為85 nm、小於或約為80 nm、小於或約為75 nm、小於或約為70 nm、小於或約為65 nm、小於或約為60 nm、小於或約為55 nm、小於或約為50 nm、小於或約為45 nm、小於或約為40 nm、小於或約為35 nm、小於或約為30 nm、小於或約為25 nm、小於或約為20 nm、小於或約為15 nm、小於或約為10 nm、小於或約為9 nm、小於或約為8 nm、小於或約為7 nm、小於或約為6 nm、小於或約為5 nm、小於或約為4 nm、小於或約為3 nm、小於或約為2 nm、小於或約為1 nm、小於或約為0.5 nm或更小時，已達成所要表面平坦度。
若在區塊1430處判定已達成所要表面平坦度，則可在區塊1450處完成平面化製程。若在區塊1430處判定尚未達成所要表面平坦度，則製程可行進至區塊1420以繼續用掠射離子束來蝕刻外塗層，直至達成所要表面平坦度。
在區塊1440處，在一些具體實例中，當判定可執行繼續蝕刻時，製程可包括在凹陷1570可變得愈來愈淺時逐漸減小離子束1590之掠射角，諸如圖15C中所展示。離子束1590之初始掠射角可為約15°或更大。離子束1590之掠射角可朝向0°逐漸減小。在一些具體實例中，當離子束蝕刻進行時，離子束1590之掠射角可自約15°減小至約1°或0°。
在一些具體實例中，為了增加蝕刻速率或縮短離子束1590之蝕刻時間，在圖15B中所展示之具體實例中之離子束1590與第一傾斜側1510之間的角度或在其他具體實例中之離子束1590與第二傾斜側1520之間的角度可分別約為或略大於θ1 或θ2 。在此等具體實例中，儘管第一傾斜側1510及第二傾斜側1520兩者可由離子束1590蝕刻，但以可顯著大於可蝕刻另外的第一傾斜側1510或第二傾斜側1520之速率的速率來蝕刻第一傾斜側1510及第二傾斜側1520中之一者。隨著在離子束1590與表面部分1580之間的角度可逐漸減小，可完全停止蝕刻另外的第一傾斜側1510或第二傾斜側1520。
隨著平面化製程進行，可完全移除凹陷1570或其他表面不規則性，且可獲得外塗層材料之實質上平整或平面的表面1585，如圖15D中所展示。在各種具體實例中，若可保留任何表面不規則性，則剩餘表面不規則性之尺寸可小於傾斜光柵之週期p 之1%、小於0.9%、小於0.7%、小於0.5%、小於0.3%或小於0.1%，及/或小於5 nm、小於4 nm、小於或約為3 nm、小於或約為2 nm、小於或約為1 nm、小於或約為0.5 nm，或更小。
儘管離子束蝕刻在本文中描述為實例，但可利用其他蝕刻或平面化技術。在一些具體實例中，可使用化學機械平面化技術來改善表面輪廓及/或獲得外塗層之實質上平面或平整的頂表面。
圖 16A 為說明根據某些具體實例之可改善外塗層之表面加工之示例性平面化製程的簡化流程圖1600A。簡化流程圖1600A中所描述之操作僅用於說明之目的且不意欲為限制性的。將結合圖 17A 及圖 17B 之示意性說明來描述圖16A中所展示之方法之操作。
在區塊1610a處，可提供基板。基板可包括類似於上文參看圖8及圖9所描述之表面起伏結構。基板可進一步包括沈積於如圖 17A 中所展示之基板上方之第一外塗層1710。第一外塗層1710可包括形成於頂表面上之凹陷1770，類似於上文參看圖11所描述。可使用ALD或本文中所描述之其他循環沈積技術來沈積第一外塗層1710。
在區塊1620a處，可使用旋塗操作來沈積第二外塗層1720。如上文所論述，當可實施循環沈積製程時，尤其當可採用ALD時，相比於上面形成有不同表面起伏結構之非塗佈基板，如此沈積之外塗層材料之頂表面的平坦度可得到顯著改善。因而，可在沈積操作之後執行旋塗操作以獲得實質上均勻的外塗層1720，如圖 17B 中所展示，且第二外塗層1720之頂表面1730可為實質上平面的。在各種具體實例中，若可存在任何表面不規則性，則表面不規則性之尺寸可小於傾斜光柵之週期p 之1%、小於0.9%、小於0.7%、小於0.5%、小於0.3%或小於0.1%，及/或可小於5 nm、小於4 nm、小於3 nm、小於2 nm、小於1 nm、小於0.5 nm，或更小。
在一些具體實例中，形成第一外塗層1710之材料及形成第二外塗層1720之材料可為相同的。儘管形成第二外塗層1720之材料可不同於形成第一外塗層1710之材料，該等材料可具有匹配折射率。若第一外塗層1710之折射率與第二外塗層1720之折射率匹配，則可在沈積第二外塗層1720之後完成平面化製程。
圖 16B 為說明根據某些具體實例之可改善外塗層之表面加工之示例性平面化製程的簡化流程圖1600B。簡化流程圖1600B中所描述之操作僅用於說明之目的且不意欲為限制性的。將結合圖 18A 至圖 18D 之示意性說明來描述圖16B中所展示之方法之操作。
在區塊1610b及區塊1620b處所執行之操作可分別類似於在區塊1610a及1620a處所執行之彼等操作。具體言之，在區塊1610b處，可提供具有由如圖 18A 中所展示之第一外塗層1810所覆蓋之表面起伏結構的基板。第一外塗層1810可包括形成於第一外塗層1810之頂表面上的凹陷1870。在區塊1620b處，可使用旋塗操作來沈積第二外塗層1820，如圖 18B 中所展示。類似於圖17B中所展示之第二外塗層1720之頂表面1730，歸因於藉由使用ALD或本文中所描述之其他循環沈積方法所獲得的第一外塗層1810之經改善表面平坦度，第二外塗層1820之頂表面1830可為實質上平面的。
在區塊1630b處，可執行蝕刻操作以移除整個第二外塗層1820且移除第一外塗層1810之部分。在此具體實例中，形成第二外塗層1820之材料之折射率與形成第一外塗層1810之材料之折射率可不匹配。此差異可歸因於用於形成第一外塗層1810及第二外塗層1820之不同材料及/或所實施之不同沈積/形成製程。然而，形成第二外塗層1820之材料可經選擇以使得可以實質上相同速率來蝕刻形成第二外塗層1820之材料及形成第一外塗層1810之材料。因此，藉由在區塊1630b處執行後續蝕刻操作，諸如可對兩種材料具有約1:1之蝕刻選擇性或以相同速率蝕刻兩種材料之乾式蝕刻製程，可在蝕刻製程期間維持外塗層之頂表面之平整度或平坦度。
具體言之，如圖 18C 中所展示，當第二外塗層1820可被蝕刻掉以曝露第一外塗層1810之部分時，歸因於1:1選擇性，蝕刻操作可繼續以相同速率來蝕刻剩餘的第二外塗層1820及第一外塗層1810之曝露部分，且因此可維持外塗層之頂表面之平整度或平坦度。
在完成平面化製程後，可達成外塗層之第一外塗層1810之實質上平整或平面的頂表面，如圖 18D 中所展示。在各種具體實例中，可存在之任何表面不規則性之尺寸可小於傾斜光柵之週期p 之1%、小於0.9%、小於0.7%、小於0.5%、小於0.3%或小於0.1%，及/或可小於5 nm、小於4 nm、小於3 nm、小於2 nm、小於1 nm、小於0.5 nm，或更小，此部分地取決於所利用之蝕刻技術。儘管乾式蝕刻製程描述為實例，但可使用其他移除製程來移除第二外塗層1820及/或第一外塗層1810，該等製程諸如化學機械平面化製程、離子束蝕刻（包括本文中所描述之掠射離子束蝕刻）或其他適合之蝕刻或移除技術。
本文中所描述之各種技術允許將極傾斜結構與外塗層整合及靈活選擇外塗層材料之折射率。本文中所描述之技術可使厚度變化最小化，且可獲得外塗層之實質上平面的頂表面。本文中所描述之技術亦可減少或消除外塗層之垂直折射率變化。
本發明之具體實例可包括人工實境系統或結合人工實境系統來實施。人工實境為在向使用者呈現之前已以某一方式調整的實境形式，其可包括例如虛擬實境（virtual reality；VR）、擴增實境（augmented reality；AR）、混合實境（mixed reality；MR）、混雜實境或其某一組合及/或衍生物。人工實境內容可包括完全生成內容或與所捕獲之（例如，真實世界）內容加以組合之所生成內容。人工實境內容可包括視訊、音訊、觸覺反饋或其某一組合，且其之任一者可在單一通道中或在多個通道中呈現（諸如，對檢視者產生三維效果之立體聲視訊）。另外，在一些具體實例中，人工實境亦可與用以例如在人工實境中創造內容及/或以其他方式用於人工實境中（例如，在人工實境中執行活動）之應用、產品、配件、服務或其某一組合相關聯。提供人工實境內容之人工實境系統可實施於各種平台上，包括連接至主機電腦系統之頭戴式顯示器（head-mounted display；HMD）、獨立式HMD、行動裝置或計算系統或能夠將人工實境內容提供至一或多個檢視者之任何其他硬體平台。
圖 19 為用於實施本文中所記載之實例中之一些的實例近眼顯示器（例如，HMD裝置）之實例電子系統1900的簡化方塊圖。電子系統1900可用作HMD裝置或上文所描述之其他近眼顯示器的電子系統。在此實例中，電子系統1900可包括一或多個處理器1910及記憶體1920。處理器1910可經組態以執行用於在數個組件處執行操作之指令，且可為例如適合於在攜帶型電子裝置內所實施之通用處理器或微處理器。處理器1910可與電子系統1900內之複數個組件通信耦接。為了實現此通信耦接，處理器1910可跨越匯流排1940與其他所說明之組件通信。匯流排1940可為適於在電子系統1900內傳送資料之任何子系統。匯流排1940可包括複數個電腦匯流排及額外電路系統以傳送資料。
記憶體1920可耦接至處理器1910。在一些具體實例中，記憶體1920可提供短期儲存及長期儲存兩者，且可分成若干單元。記憶體1920可為揮發性的，諸如靜態隨機存取記憶體（static random access memory；SRAM）及/或動態隨機存取記憶體（DRAM），及/或為非揮發性的，諸如唯讀記憶體（read-only memory；ROM）、快閃記憶體及其類似者。此外，記憶體1920可包括可移式儲存裝置，諸如安全數位（secure digital；SD）卡。記憶體1920可提供電腦可讀取指令、資料結構、程式模組及用於電子系統1900之其他資料的儲存。在一些具體實例中，記憶體1920可分佈至不同硬體模組中。一組指令及/或程式碼可儲存於記憶體1920上。該等指令可採用可由電子系統1900所執行之可執行程式碼之形式，及/或可採用原始程式碼及/或可安裝程式碼之形式，該原始程式碼及/或可安裝程式碼在電子系統1900上編譯及/或安裝於該電子系統上（例如，使用多種通常可用的編譯器、安裝程式、壓縮/解壓公用程式等中之任一者）後，可採用可執行程式碼之形式。
在一些具體實例中，記憶體1920可儲存複數個應用程式模組1922至1924，該等應用程式模組可包括任何數目個應用程式。應用程式之實例可包括遊戲應用程式、會議應用程式、視訊播放應用程式或其他適合應用程式。該等應用程式可包括深度感測功能或眼睛追蹤功能。應用程式模組1922至1924可包括待由處理器1910執行之特定指令。在一些具體實例中，應用程式模組1922至1924之某些應用程式或部分可由其他硬體模組1980來執行。在某些具體實例中，記憶體1920可另外包括安全記憶體，該安全記憶體可包括額外安全控制以防止對安全資訊之複製或其他未授權存取。
在一些具體實例中，記憶體1920可包括載入於其中之作業系統1925。作業系統1925可操作以起始執行由應用程式模組1922至1924所提供之指令及/或管理其他硬體模組1980，以及與可包括一或多個無線收發器之無線通信子系統1930介接。作業系統1925可適用於跨越電子系統1900之組件來執行其他操作，包括執行緒處理、資源管理、資料儲存控制及其他類似功能性。
無線通信子系統1930可包括例如紅外線通信裝置、無線通信裝置及/或晶片組（諸如，Bluetooth®裝置、IEEE 802.11裝置、Wi-Fi裝置、WiMax裝置、蜂巢式通信設施等）及/或類似通信介面。電子系統1900可包括用於無線通信之一或多個天線1934，作為無線通信子系統1930之部分或作為耦接至該系統之任何部分的單獨組件。取決於所要功能性，無線通信子系統1930可包括分開的收發器以與基地收發器台以及其他無線裝置及存取點通信，其可包括與諸如無線廣域網路（wireless wide-area network；WWAN）、無線區域網路（wireless local area network；WLAN）或無線個人區域網路（wireless personal area network；WPAN）之不同資料網路及/或網路類型通信。WWAN可為例如WiMax（IEEE 802.16）網路。WLAN可為例如IEEE 802.11x網路。WPAN可為例如藍芽網路、IEEE 802.15x或一些其他類型的網路。本文中所描述之技術亦可用於WWAN、WLAN及/或WPAN之任何組合。無線通信子系統1930可允許與網路、其他電腦系統及/或本文中所描述之任何其他裝置交換資料。無線通信子系統1930可包括用於使用天線1934及無線鏈路1932來傳輸或接收資料之構件，該資料諸如HMD裝置之識別符、位置資料、地理圖、熱圖、相片或視訊。無線通信子系統1930、處理器1910及記憶體1920可一起包含用於執行本文中所記載之一些功能之構件中之一或多者的至少一部分。
電子系統1900之具體實例亦可包括一或多個感測器1990。感測器1990可包括例如影像感測器、加速度計、壓力感測器、溫度感測器、近接感測器、磁力計、陀螺儀、慣性感測器（例如，組合加速度計與陀螺儀之模組）、環境光感測器，或可操作以提供感測輸出及/或接收感測輸入之任何其他類似的模組，諸如深度感測器或位置感測器。舉例而言，在一些實施方式中，感測器1990可包括一或多個慣性量測單元（inertial measurement unit；IMU）及/或一或多個位置感測器。IMU可基於自位置感測器中之一或多者接收到的量測信號而產生校準資料，該校準資料指示HMD之相對於其初始位置的估計位置。位置感測器可回應於HMD裝置之運動而產生一或多個量測信號。位置感測器之實例可包括但不限於一或多個加速度計、一或多個陀螺儀、一或多個磁力計、偵測運動之另一適合類型的感測器、用於IMU之誤差校正的一類型之感測器，或其某一組合。該等位置感測器可位於IMU外部、IMU內部，或其某一組合。至少一些感測器可使用結構化之光圖案以用於感測。
電子系統1900可包括顯示模組1960。顯示模組1960可為近眼顯示器，且可以圖形方式將來自電子系統1900之資訊（諸如影像、視訊及各種指令）呈現給使用者。此資訊可源自一或多個應用程式模組1922至1924、虛擬實境引擎1926、一或多個其他硬體模組1980、其組合，或用於為使用者解析圖形內容（例如，藉由作業系統1925）之任何其他合適構件。顯示模組1960可使用液晶顯示器（liquid crystal display；LCD）技術、發光二極體（light-emitting diode；LED）技術（包括例如OLED、ILED、mLED、AMOLED、TOLED等）、發光聚合物顯示器（light-emitting polymer display；LPD）技術或某一其他顯示器技術。
電子系統1900可包括使用者輸入/輸出（I/O）模組1970。使用者輸入/輸出模組1970可允許使用者將動作請求發送至電子系統1900。動作請求可為執行特定動作之請求。舉例而言，動作請求可為開始或結束應用或執行該應用內之特定動作。使用者輸入/輸出模組1970可包括一或多個輸入裝置。實例輸入裝置可包括觸控式螢幕、觸控板、麥克風、按鈕、撥號盤、開關、鍵盤、滑鼠、遊戲控制器，或用於接收動作請求及將所接收動作請求傳達至電子系統1900之任何其他適合裝置。在一些具體實例中，使用者輸入/輸出模組1970可根據自電子系統1900接收到之指令將觸覺反饋提供至使用者。舉例而言，可在接收到動作請求或已執行動作請求時提供觸覺反饋。
電子系統1900可包括攝影機1950，該攝影機可用以拍攝使用者之相片或視訊，例如用於追蹤使用者之眼睛位置。攝影機1950亦可用以拍攝環境之相片或視訊，例如用於VR、AR或MR應用。攝影機1950可包括例如具有數百萬或數千萬個像素之互補金屬氧化物半導體（complementary metal-oxide-semi conductor；CMOS）影像感測器。在一些實施方式中，攝影機1950可包括可用以捕獲3D影像之兩個或更多個攝影機。
在一些具體實例中，電子系統1900可包括複數個其他硬體模組1980。其他硬體模組1980中之每一者可為電子系統1900內之實體模組。雖然其他硬體模組1980中之每一者可永久地經組態為結構，但其他硬體模組1980中之一些可臨時經組態以執行特定功能或臨時被啟動。其他硬體模組1980之實例可包括例如音訊輸出及/或輸入模組（例如，麥克風或揚聲器）、近場通信（near field communication；NFC）模組、可充電電池、電池管理系統、有線/無線電池充電系統等。在一些具體實例中，可用軟體實施其他硬體模組1980之一或多個功能。
在一些具體實例中，電子系統1900之記憶體1920亦可儲存虛擬實境引擎1926。虛擬實境引擎1926可執行電子系統1900內之應用程式，且自各種感測器接收HMD裝置之位置資訊、加速度資訊、速度資訊、所預測的未來位置，或其某一組合。在一些具體實例中，由虛擬實境引擎1926所接收之資訊可用於為顯示模組1960產生信號（例如，顯示指令）。舉例而言，若所接收之資訊指示使用者已看向左方，則虛擬實境引擎1926可為HMD裝置產生反映使用者在虛擬環境中之移動的內容。另外，虛擬實境引擎1926可回應於自使用者輸入/輸出模組1970接收到之動作請求而執行應用程式內之動作，且將反饋提供至使用者。所提供反饋可為視覺反饋、聽覺反饋或觸覺反饋。在一些實施方式中，處理器1910可包括可執行虛擬實境引擎1926之一或多個GPU。
在各種實施方式中，上述硬體及模組可實施於單一裝置或多個裝置上，該多個裝置可使用有線或無線連接而彼此通信。舉例而言，在一些實施方式中，諸如GPU、虛擬實境引擎1926及應用程式（例如，追蹤應用程式）之一些組件或模組可實施於控制台上，該控制台與頭戴式顯示器裝置分開。在一些實施方式中，一個控制台可連接至或支援多於一個HMD。
在替代組態中，不同組件及/或額外組件可包括於電子系統1900中。類似地，該等組件中之一或多者的功能性可按不同於上文所描述之方式的方式而分佈在該等組件當中。舉例而言，在一些具體實例中，電子系統1900可經修改以包括其他系統環境，諸如AR系統環境及/或MR環境。
上文所論述之方法、系統及裝置為實例。在適當時各種具體實例可省略、替代或添加各種步驟或組件。舉例而言，在替代性組態中，所描述之方法可以不同於所描述的次序來執行，及/或可添加、省略及/或組合各種階段。又，關於某些具體實例所描述之特徵可在各種其他具體實例中組合。可以相似方式組合具體實例之不同態樣及元件。並且，技術發展中，且因此許多元件為實例，該等實例並不將本發明之範圍限制於彼等特定實例。
在描述中給出特定細節以提供對具體實例之透徹理解。然而，可在無此等特定細節之情況下實踐具體實例。舉例而言，已在無不必要細節的情況下展示熟知的電路、製程、系統、結構及技術，以便避免混淆具體實例。此描述僅提供實例具體實例，且並不意欲限制本發明之範圍、適用性或組態。確切而言，具體實例之先前描述將為所屬技術領域中具有通常知識者提供用於能夠實施各種具體實例之描述。可在不脫離本發明之精神及範圍的情況下對元件之功能及配置作出各種改變。
又，將一些具體實例描述為製程，該等製程被描繪為流程圖或方塊圖。儘管每一者可將操作描述為依序製程，但操作中之許多者可並行地或同時來執行。另外，可重新配置操作之次序。製程可具有未包括於圖中之額外步驟。此外，可藉由硬體、軟體、韌體、中間軟體、微碼、硬體描述語言或其任何組合來實施該等方法之具體實例。當以軟體、韌體、中間軟體或微碼來實施時，用以執行相關聯任務之程式碼或碼段可儲存於諸如儲存媒體之電腦可讀取媒體中。處理器可執行相關聯任務。
對於熟習此項技術者將顯而易見的是，可根據特定需求作出實質性變化。舉例而言，亦可使用自訂或專用硬體，及/或可用硬體、軟體（包括攜帶型軟體，諸如小程式等）或其兩者來實施特定元件。此外，可使用至諸如網路輸入/輸出裝置之其他計算裝置的連接。
參考隨附圖式，可包括記憶體之組件可包括非暫時性機器可讀取媒體。術語「機器可讀取媒體」及「電腦可讀取媒體」指可指參與提供致使機器以特定方式操作之資料的任何儲存媒體。在上文所提供之具體實例中，各種機器可讀取媒體可涉及將指令/程式碼提供至處理單元及/或其他裝置以供執行。另外或替代地，機器可讀取媒體可用以儲存及/或攜載此等指令/程式碼。在許多實施方式中，電腦可讀取媒體為實體及/或有形儲存媒體。此媒體可採用許多形式，包括但不限於非揮發性媒體、揮發性媒體及傳輸媒體。電腦可讀取媒體之常見形式包括例如磁性及/或光學媒體，諸如緊密光碟（compact disk；CD）或數位化通用光碟（digital versatile disk；DVD）；打孔卡；紙帶；具有孔圖案之任何其他實體媒體；RAM；可程式化唯讀記憶體（programmable read-only memory；PROM）；可抹除可程式化唯讀記憶體（erasable programmable read-only memory；EPROM）；FLASH-EPROM；任何其他記憶體晶片或卡匣；如下文中所描述之載波；或可供讀取指令及/或程式碼之任何其他媒體。電腦程式產品可包括程式碼及/或機器可執行指令，該等程式碼及/或機器可執行指令可表示程序、函式、子程式、程式、常式、應用程式（App）、次常式、模組、軟體套件、類別，或指令、資料結構或程式陳述式之任何組合。
所屬技術領域中具有通常知識者將瞭解，可使用多種不同技術及技藝中的任一者來表示用以傳達本文中所描述之訊息的資訊及信號。舉例而言，可由電壓、電流、電磁波、磁場或磁性粒子、光場或光學粒子，或其任何組合來表示在貫穿以上描述中可能引用之資料、指令、命令、資訊、信號、位元、符號及碼片。
如本文所使用，術語「及」以及「或」可包括各種含義，該等含義亦預期至少部分取決於使用此等術語之上下文。典型地，「或」若用以關聯一清單（諸如，A、B或C），則意欲意謂A、B及C（此處以包括性意義使用），以及A、B或C（此處以排它性意義使用）。另外，如本文中所使用，術語「一或多個」可用於以單數形式來描述任何特徵、結構或特性，或可用以描述特徵、結構或特性之一些組合。然而，應注意，此僅為說明性實例且所主張之主題不限於此實例。此外，術語「中之至少一者」若用以關聯一清單（諸如，A、B或C），則可解譯為意謂A、B及/或C之任何組合，諸如A、AB、AC、BC、AA、ABC、AAB、AABBCCC等。
另外，雖然已使用硬體與軟體之特定組合來描述某些具體實例，但應認識到，硬體與軟體之其他組合亦為可能的。可能僅以硬體或僅以軟體或使用其組合來實施某些具體實例。在一個實例中，可藉由電腦程式產品來實施軟體，該電腦程式產品含有電腦程式碼或指令，該等電腦程式碼或指令可由一或多個處理器所執行以用於執行本發明中所描述之步驟、操作或製程中之任一者或全部，其中電腦程式可儲存於非暫時性電腦可讀取媒體上。本文中所描述之各種製程可以任何組合而實施於相同處理器或不同處理器上。
在裝置、系統、組件或模組描述為經組態以執行某些操作或功能之情況下，例如藉由設計電子電路以執行操作、藉由程式化可程式化電子電路（諸如，微處理器）以執行操作（諸如，藉由執行電腦指令或程式碼）、或經程式化以執行儲存於非暫時性記憶體媒體上之程式碼或指令的處理器或核心、或其任何組合，而可實現此組態。製程可使用多種技術來通信，包括但不限於用於製程間通信之習知技術，且不同對製程可使用不同技術，或同一對製程可在不同時間使用不同技術。
因此，應在說明性意義上而非限定性意義上看待說明書及圖式。然而，將顯而易見，可在不脫離如申請專利範圍中所闡述的更廣泛精神及範圍之情況下對本發明做出添加，減去，刪除以及其他修改及改變。因此，儘管已描述特定具體實例，但此等具體實例並不意欲為限制性的。各種修改及等效物在以下申請專利範圍之範圍內。
100:近眼顯示器 105:框架 110:顯示器 200:橫截面圖 210:波導顯示器總成 220:眼睛 230:出射光瞳 300:波導顯示器 310:源總成 320:輸出波導 330:控制器 340:影像光 350:耦合元件 355:影像光 360:引導元件 365:解耦元件 370-1:第一側 370-2:第二側 390:眼睛 400:橫截面圖 410:源 415:光學系統 500:人工實境系統 510:控制台 525:位置感測器 530:慣性量測單元（IMU） 535:成像裝置 540:輸入/輸出介面 545:應用程式商店 550:追蹤模組 555:引擎 600:擴增實境系統 610:投影機 612:影像源 614:投影機光學件 615:組合器 620:基板 630:輸入耦合器 640:輸出耦合器 650:光 660:經提取光 690:眼睛 700:波導顯示器 710:波導 720:光柵耦合器 730:外部光 732:0階繞射光 734:-1階繞射光 740:入射顯示光 742:0階繞射光 744:-1階繞射光 800:波導顯示器 810:波導 820:傾斜光柵 822:隆脊 824:凹槽 830:前邊緣 840:後邊緣 900:波導顯示器 910:基板 920a:傾斜光柵 920b:傾斜光柵 922:傾斜隆脊 922a:隆脊 922b:隆脊 924:凹槽 924a:凹槽 924b:凹槽 930:前邊緣 930a:前邊緣 930b:前邊緣 940:後邊緣 940a:後邊緣 940b:後邊緣 950:頂部 955:底部 960:表面 1000:簡化流程圖 1010:區塊 1020:區塊 1030:區塊 1040:區塊 1050:區塊 1060:區塊 1150:頂部 1155:底部 1160:頂表面 1170:凹陷 1210:區塊 1220:區塊 1230:區塊 1240:區塊 1250:區塊 1310:層 1322:隆脊 1324:凹槽 1330:前邊緣 1340:後邊緣 1350:頂部 1355:底部 1360:頂表面 1380:頂部 1400:簡化流程圖 1410:區塊 1420:區塊 1430:區塊 1440:區塊 1450:區塊 1510:第一傾斜側 1515:底部 1520:第二傾斜側 1550:頂部 1570:凹陷 1580:表面部分 1585:表面 1590:離子束/掠射離子束 1600A:簡化流程圖 1600B:簡化流程圖 1610a:區塊 1610b:區塊 1620a:區塊 1620b:區塊 1630b:區塊 1710:第一外塗層 1720:第二外塗層 1730:頂表面 1770:凹陷 1810:第一外塗層 1820:第二外塗層 1830:頂表面 1870:凹陷 1900:電子系統 1910:處理器 1920:記憶體 1922:應用程式模組 1924:應用程式模組 1925:作業系統 1926:虛擬實境引擎 1930:無線通信子系統 1932:無線鏈路 1934:天線 1940:匯流排 1950:攝影機 1960:顯示模組 1970:使用者輸入/輸出（I/O）模組 1980:其他硬體模組 1990:感測器 D1:深度 D2:深度 D3:深度 ng1:折射率 ng2:折射率p 1:週期p 2:週期 α:傾斜角度 β:傾斜角度 θ1:角度 θ2:角度
在下文參看以下諸圖詳細地描述說明性具體實例。
[圖1]為根據某些具體實例之實例近眼顯示器的簡化圖。
[圖2]為根據某些具體實例之實例近眼顯示器的橫截面圖。
[圖3]為根據某些具體實例之實例波導顯示器的等角視圖。
[圖4]為根據某些具體實例之實例波導顯示器的橫截面圖。
[圖5]為包括波導顯示器之實例人工實境系統的簡化方塊圖。
[圖6]說明根據某些具體實例之使用波導顯示器的實例光學透視擴增實境系統；
[圖7]說明實例波導顯示器中之顯示光及外部光的傳播。
[圖8]說明根據某些具體實例之實例波導顯示器中的實例傾斜光柵耦合器。
[圖9A]說明根據某些具體實例之實例波導顯示器中的實例傾斜光柵耦合器。
[圖9B]說明根據某些具體實例之已塗佈有外塗層材料層的圖9A之實例傾斜光柵耦合器。
[圖9C]說明根據某些具體實例之已塗佈有額外外塗層材料的圖9A及圖9B之實例傾斜光柵耦合器。
[圖9D]說明根據某些具體實例之已進一步塗佈有額外外塗層材料以形成平面外塗層的圖9A至圖9C之實例傾斜光柵耦合器。
[圖10]為說明根據某些具體實例之用於外塗佈傾斜表面起伏結構之實例製程的簡化流程圖。
[圖11]說明根據某些具體實例之具有外塗層之傾斜表面起伏結構的實例。
[圖12]為說明根據某些具體實例之用於外塗佈傾斜表面起伏結構之實例製程的簡化流程圖。
[圖13A]說明根據某些具體實例之塗佈有外塗層材料層的實例傾斜光柵耦合器。
[圖13B]說明根據某些具體實例的圖13A之實例傾斜光柵耦合器，其中已移除外塗層材料層之部分。
[圖13C]說明根據某些具體實例之已塗佈有額外外塗層材料的圖13A及圖13B之實例傾斜光柵耦合器。
[圖13D]說明根據某些具體實例之已進一步塗佈有額外外塗層材料以形成平面外塗層的圖13A至圖13C之實例傾斜光柵耦合器。
[圖14]為說明根據某些具體實例之用於平面化傾斜表面起伏結構上之外塗層之實例製程的簡化流程圖。
[圖15A]說明根據某些具體實例之塗佈有外塗層材料層的實例傾斜光柵耦合器。
[圖15B]說明根據某些具體實例的圖15A之實例傾斜光柵耦合器，其中已移除外塗層材料層之部分。
[圖15C]說明根據某些具體實例的圖15A及圖15B之實例傾斜光柵耦合器，其中已移除外塗層材料層之部分。
[圖15D]說明根據某些具體實例的圖15A至圖15C之實例傾斜光柵耦合器，其中已進一步移除外塗層材料層之額外部分以形成平面外塗層。
[圖16A]為說明根據某些具體實例之用於平面化傾斜表面起伏結構上之外塗層之實例製程的簡化流程圖。
[圖16B]為說明根據某些具體實例之用於平面化傾斜表面起伏結構上之外塗層之實例製程的簡化流程圖。
[圖17A]說明根據某些具體實例之塗佈有外塗層材料層的實例傾斜光柵耦合器。
[圖17B]說明根據某些具體實例之已塗佈有額外外塗層材料以形成平面外塗層的圖17A之實例傾斜光柵耦合器。
[圖18A]說明根據某些具體實例之塗佈有外塗層材料層的實例傾斜光柵耦合器。
[圖18B]說明根據某些具體實例之已塗佈有額外外塗層材料的圖18A之實例傾斜光柵耦合器。
[圖18C]說明根據某些具體實例的圖18A及圖18B之實例傾斜光柵耦合器，其中已移除外塗層材料層之部分。
[圖18D]說明根據某些具體實例的圖18A至圖18C之實例傾斜光柵耦合器，其中已移除外塗層材料之額外部分以形成平面外塗層。
[圖19]為根據某些具體實例之實例近眼顯示器之實例電子系統的簡化方塊圖。
該等圖僅出於說明之目的來描繪本發明之具體實例。熟習此項技術者將易於自以下描述認識到，在不脫離本發明之原理或稱讚之益處之情況下，可使用所說明的結構及方法之替代性具體實例。
在附圖中，類似組件及/或特徵可具有相同元件符號。此外，可藉由在元件符號之後加上破折號及在類似組件之間進行區分之第二符號來區分相同類型之各種組件。若在說明書中僅使用第一元件符號，則描述適用於具有相同第一元件符號的類似組件中之任一者而與第二元件符號無關。
100:近眼顯示器
105:框架
110:顯示器

Claims (23)

  1. 一種平面化基板上之表面起伏結構上方之外塗層的方法，該方法包含： 以掠射角使用離子束來移除該外塗層之一部分，其中： 該外塗層包含： 複數個平面表面部分；及 複數個非平面表面部分，其中該複數個非平面表面部分中之每一者包含第一傾斜側及面向該第一傾斜側之第二傾斜側； 該掠射角為該離子束與該複數個平面表面部分之間的角度；且 該掠射角經選擇以使得藉由該複數個平面表面部分中之鄰近平面表面部分而使該複數個非平面表面部分中之每一者之該第一傾斜側免受該離子束照射，使得該離子束至少不到達該複數個非平面表面部分中之每一者之該第一傾斜側，但到達該複數個非平面表面部分中之每一者之該第二傾斜側。
  2. 如請求項1之方法，其中該複數個非平面表面部分為凹面的，其中該複數個非平面表面部分中之每一者進一步包含在該第一傾斜側與該第二傾斜側之間的底部，且其中該掠射角進一步經選擇以使得該離子束不到達該複數個非平面表面部分中之每一者之該底部。
  3. 如請求項1之方法，其中： 該複數個非平面表面部分中之每一者之該第一傾斜側相對於該複數個平面表面部分中之該鄰近平面表面部分以第一角度定向；且 該掠射角小於該第一角度。
  4. 如請求項1之方法，其中該掠射角在1°與15°之間的範圍內。
  5. 如請求項1之方法，其中使用該離子束來移除該外塗層之該部分包含： 在由該離子束移除該外塗層之該部分時減小該掠射角。
  6. 如請求項5之方法，其中該掠射角自15°減小至小於1°。
  7. 如請求項1之方法，其中該表面起伏結構包含相對於該基板傾斜之複數個隆脊，及各自在兩個鄰近隆脊之間的複數個凹槽。
  8. 如請求項7之方法，其中該複數個凹槽各自具有為至少100 nm之深度。
  9. 如請求項7之方法，其中該複數個隆脊各自具有為至少45°之傾斜角度。
  10. 如請求項1之方法，其中該外塗層使用原子層沈積製程而沈積於該表面起伏結構上方。
  11. 一種在基板上之表面起伏結構上方形成外塗層的方法，該方法包含： 收容該基板，其中該表面起伏結構包含： 複數個隆脊，其相對於該基板傾斜；及 複數個凹槽，其各自在兩個鄰近隆脊之間；及 在複數個循環之每一循環中，將第一外塗層材料之均勻層沈積於該複數個隆脊之表面及該複數個凹槽之底部上；及 使用旋塗製程將第二外塗層材料沈積於該第一外塗層材料之層上方。
  12. 如請求項11之方法，其中該複數個隆脊各自具有為至少45°之傾斜角度。
  13. 如請求項11之方法，其中在每一循環中沈積該第一外塗層材料之僅一個原子層。
  14. 如請求項11之方法，其中該第二外塗層材料之折射率與該第一外塗層材料之折射率匹配。
  15. 如請求項11之方法，該方法進一步包含： 移除沈積於該第一外塗層材料上方之該第二外塗層材料，以曝露沈積於該表面起伏結構上方之該第一外塗層材料；及 移除該第一外塗層材料之一部分以獲得該第一外塗層材料之平面頂表面。
  16. 如請求項15之方法，其中移除該第二外塗層材料及/或該第一外塗層材料之該部分包含使用化學機械拋光製程來移除該第二外塗層材料及/或該第一外塗層材料之該部分。
  17. 如請求項15之方法，其中移除該第二外塗層材料及/或該第一外塗層材料之該部分包含使用掠射離子束蝕刻來移除該第二外塗層材料及/或該第一外塗層材料之該部分。
  18. 如請求項15之方法，其中移除該第二外塗層材料及/或該第一外塗層材料之該部分包含使用乾式蝕刻製程來移除該第二外塗層材料及/或該第一外塗層材料之該部分。
  19. 如請求項18之方法，其中該乾式蝕刻製程以相同速率來蝕刻該第一外塗層材料及該第二外塗層材料。
  20. 如請求項11之方法，其進一步包含在每一循環中，在沈積該第一外塗層材料之該均勻層之後，移除該第一外塗層材料之該均勻層中沈積於該複數個隆脊之頂表面上的部分。
  21. 一種波導，其包含： 基板； 表面起伏結構，其在該基板上，該表面起伏結構包含： 複數個隆脊，其相對於該基板傾斜；及 複數個凹槽，其各自由兩個鄰近隆脊所界定；及 一外塗層，其該表面起伏結構上，其中該外塗層及該複數個隆脊在該基板上共同地形成光耦合系統，其中該外塗層之頂表面藉由以掠射角進行離子束蝕刻來獲得。
  22. 如請求項21之波導，其中該離子束蝕刻係在原子層沈積操作之後來執行，在該原子層沈積操作中，沈積外塗層材料之層以形成中間外塗層。
  23. 如請求項21之波導，其中執行該離子束蝕刻以移除中間外塗層上之複數個非平面表面部分，其中該複數個非平面表面部分中之每一者包含第一傾斜側及面向該第一傾斜側之第二傾斜側，其中該掠射角經選擇以使得該複數個非平面表面部分中之每一者之該第一傾斜側免受該離子束照射，且該複數個非平面表面部分中之每一者之該第二傾斜側曝露於該離子束。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11307357B2 (en) 2018-12-28 2022-04-19 Facebook Technologies, Llc Overcoating slanted surface-relief structures using atomic layer deposition
US11412207B2 (en) 2018-12-28 2022-08-09 Meta Platforms Technologies, Llc Planarization of overcoat layer on slanted surface-relief structures

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220373725A1 (en) * 2021-05-21 2022-11-24 Meta Platforms Technologies, Llc Coating composition and planarization of high refractive index overcoat on gratings
US20230360890A1 (en) * 2022-04-13 2023-11-09 Applied Materials, Inc. Optical device improvement

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6288357B1 (en) 2000-02-10 2001-09-11 Speedfam-Ipec Corporation Ion milling planarization of semiconductor workpieces
JP2002148615A (ja) * 2000-11-08 2002-05-22 Nitto Denko Corp 光学フィルム及び反射型液晶表示装置
US20050118533A1 (en) * 2002-03-01 2005-06-02 Mirkarimi Paul B. Planarization of substrate pits and scratches
WO2005115119A2 (en) 2004-05-25 2005-12-08 Cowan, James, J. Surface relief structure
US20060275625A1 (en) 2005-06-03 2006-12-07 Daniel Lieberman High and low refractive index and metallic surface relief coatings
WO2007100933A2 (en) * 2006-01-12 2007-09-07 Kla Tencor Technologies Corporation Etch selectivity enhancement, deposition quality evaluation, structural modification and three-dimensional imaging using electron beam activated chemical etch
US20080081132A1 (en) * 2006-03-30 2008-04-03 Bourdelais Robert P Light redirecting film having surface nano-nodules
DE102009058796A1 (de) 2009-12-18 2011-06-22 OSRAM Opto Semiconductors GmbH, 93055 Optoelektronisches Bauelement und Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements
MTP4301B (en) 2010-03-25 2011-10-26 Securency Int Pty Ltd High refractive index coatings and their use in the protection of surface relief structures
DE102010046793B4 (de) 2010-09-28 2024-05-08 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Kantenemittierende Halbleiterlaserdiode und Verfahren zu dessen Herstellung
WO2012145605A1 (en) 2011-04-22 2012-10-26 The Regents Of The University Of California Graphene based optical modulator
US9349407B2 (en) * 2011-12-12 2016-05-24 HGST Netherlands B.V. Data storage medium surface smoothing method and associated apparatus
US8797688B2 (en) 2012-11-30 2014-08-05 HGST Netherlands B.V. Fill-in contact layer for slider air bearing surface protective coating
US10371898B2 (en) 2013-09-05 2019-08-06 Southern Methodist University Enhanced coupling strength grating having a cover layer
US9244223B2 (en) 2013-11-08 2016-01-26 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Light coupling formation in a waveguide layer
DE112015002148T5 (de) 2014-05-07 2017-01-26 Hideki Kirino Wellenleiter und denselben verwendende vorrichtung
US10267733B2 (en) 2014-05-22 2019-04-23 Imec Vzw Semiconductor device for detecting fluorescent particles
US9304235B2 (en) 2014-07-30 2016-04-05 Microsoft Technology Licensing, Llc Microfabrication
US20160033784A1 (en) * 2014-07-30 2016-02-04 Tapani Levola Optical Components
EP3745167A1 (en) 2015-04-07 2020-12-02 Magic Leap, Inc. Diffraction grating and method of manufacture
US10183375B2 (en) 2016-03-02 2019-01-22 Alcorix Co. Batch-processing method for super-high aspect ratio diffractive optics
US10067347B2 (en) 2016-04-13 2018-09-04 Microsoft Technology Licensing, Llc Waveguides with improved intensity distributions
US10197804B2 (en) * 2016-04-25 2019-02-05 Microsoft Technology Licensing, Llc Refractive coating for diffractive optical elements
US9885870B2 (en) * 2016-04-25 2018-02-06 Microsoft Technology Licensing, Llc Diffractive optical elements with analog modulations and switching
KR102641657B1 (ko) * 2016-09-21 2024-02-27 몰레큘러 임프린츠 인코퍼레이티드 구조물들의 마이크로리소그래픽 제조
CN110476090B (zh) * 2017-01-27 2023-04-25 奇跃公司 用于超表面的抗反射涂层
TW202239270A (zh) 2017-10-30 2022-10-01 美商元平台技術有限公司 利用化學輔助反應離子束蝕刻製造傾斜表面浮雕結構的方法
US11307357B2 (en) 2018-12-28 2022-04-19 Facebook Technologies, Llc Overcoating slanted surface-relief structures using atomic layer deposition
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US11307357B2 (en) 2018-12-28 2022-04-19 Facebook Technologies, Llc Overcoating slanted surface-relief structures using atomic layer deposition
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