占空比过渡区掩模校正的制作方法

占空比过渡区掩模校正
1.背景
2.领域
3.本公开内容的实施方式一般涉及用于增强
、
虚拟及混合现实的光学器件
。
更具体而言，此处所述的实施方式提供形成具有连续增加或减少的占空比的光学器件结构的方法
。
4.相关技术的描述
5.虚拟现实一般考虑为计算机产生的模拟环境，其中用户具有明显的实体存在感
。
虚拟现实体验可在
3d
中产生，且以头戴固定的显示器
(hmd)
检视，例如眼镜或具有近眼显示面板作为镜片的其他可穿戴显示器件，以显示取代实际环境的虚拟现实环境
。
6.然而，增强现实能够使得其中使用者仍可看穿眼镜或其他
hmd
器件的显示镜片以检视周遭环境的体验，而仍还看到产生用于显示器且出现作为环境的部分的虚拟对象的图像
。
增强现实可包括任何类型的输入，例如音频及触觉输入，以及虚拟图像
、
图形及视频，而强化或增强使用者体验的环境
。
作为新兴技术，增强现实具有许多挑战及设计限制
。
7.一个此挑战为在周围环境上覆盖地显示虚拟图像
。
包括波导组合器的光学器件，例如增强现实波导组合器，及平面光学器件，例如元表面
(metasurface)
，用以辅助图像的覆盖
。
产生的光传播穿过光学器件，直到光离开光学器件且覆盖在周围环境上
。
光学器件的光学器件结构包括多重离散区
。
然而，光由于在两个离散区之间突然的过渡而耗损，且因此减少光学器件的光学性能
。
8.因此，本领域中需要形成具有连续增加或减少占空比的光学器件结构的改善的方法
。
9.概述
10.在一个实施方式中，提供一种器件
。
器件包括多个光学器件结构
。
该多个光学器件结构具有横跨该多个光学器件结构的各个光学器件结构的长度的临界尺寸
。
该多个光学器件结构的各个光学器件结构包括多个离散区
。
器件进一步包括多个过渡区，设置于该多个离散区的两个离散区之间
。
该多个过渡区的各个过渡区的该临界尺寸横跨该多个光学器件结构的各个光学器件结构的该长度连续增加或减少
。
11.在另一实施方式中，提供一种器件
。
器件包括多个光学器件结构
。
该多个光学器件结构具有横跨该多个光学器件结构的各个光学器件结构的长度的临界尺寸
。
该多个光学器件结构的各个光学器件结构包括多个离散区
。
器件进一步包括多个过渡区，设置于该多个离散区的两个离散区之间
。
该多个过渡区的各个过渡区的该临界尺寸横跨该多个光学器件结构的各个光学器件结构的长度连续增加或减少
。
该多个光学器件结构的邻接光学器件结构包括间距
。
器件进一步包括占空比，以该多个光学器件结构的该临界尺寸除以该间距界定
。
该占空比横跨该多个光学器件结构的各个光学器件结构的该长度连续增加或减少
。
12.仍在另一实施方式中，提供一种方法
。
方法包括编辑设计文件
。
该设计文件相对应至掩模
。
该掩模包括多个开口
。
该多个开口具有横跨该多个开口的长度连续增加或减少的宽度
。
方法进一步包括产生该掩模
。
该掩模待设置于设置于基板上的光刻胶上
。
方法进一步
包括透过定位于该光刻胶上的该掩模的该多个开口使光通过
。
方法进一步包括显影该光刻胶以形成图案化的光刻胶
。
该图案化的光刻胶相对应至该掩模的该多个开口
。
方法进一步包括图案化该基板或器件材料，以形成多个光学器件结构
。
该光学器件结构相对应至该掩模的该多个开口
。
该多个光学器件结构具有横跨该多个光学器件结构的长度连续增加或减少的临界尺寸
。
13.附图简要说明
14.以此方式可详细理解本公开内容以上所记载特征，且以上简要概述的本公开内容的更特定说明可通过参考实施方式而获得，某些实施方式图示于随附附图中
。
然而，应理解随附附图仅图标范例实施方式，且因此不应考虑为其范围的限制，且可认可其他均等效果的实施方式
。
15.图1根据此处所述的实施方式，为光学器件的透视
、
正面视图
。
16.图
2a
及图
2b
根据此处所述的实施方式，为多个光学器件结构的示意性顶部视图
。
17.图
3a
及图
3b
根据此处所述的实施方式，为基板的示意性截面视图
。
18.图
3c
根据此处所述的实施方式，为掩模的示意性顶部视图
。
19.图4根据此处所述的实施方式，为用于形成多个光学器件结构的方法的流程图
。
20.为了促进理解，已尽可能地使用相同的附图标记代表共通附图中相同的元件
。
应考虑一个实施方式的元件及特征可有益地并入其他实施方式中而无须进一步说明
。
21.具体描述
22.本公开内容的实施方式一般涉及用于增强
、
虚拟及混合现实的光学器件
。
更具体而言，此处所述的实施方式提供形成具有连续增加或减少的占空比的光学器件结构的方法
。
在一个实施方式中，提供一种器件
。
器件包括多个光学器件结构
。
该多个光学器件结构具有横跨该多个光学器件结构的各个光学器件结构的长度的临界尺寸
。
该多个光学器件结构的各个光学器件结构包括多个离散区
。
器件进一步包括多个过渡区，设置于该多个离散区的两个离散区之间
。
该多个过渡区的各个过渡区的该临界尺寸横跨该多个光学器件结构的各个光学器件结构的长度连续增加或减少
。
23.图1图标光学器件
100
的透视
、
正面视图
。
在可与此处所述的其他实施方式结合的一个实施方式中，光学器件
100
为波导组合器，例如增强现实波导组合器
。
在可与此处所述的其他实施方式结合的另一实施方式中，光学器件
100
为平面光学器件，例如元表面
(metasurface)。
光学器件
100
包括设置于基板
101
中或上的多个光学器件结构
102。
光学器件结构
102
可为纳米结构，具有亚微米尺寸，例如纳米大小的尺寸，例如小于1μm的临界尺寸
。
在可与此处所述的其他实施方式结合的一个实施方式中，多个光学器件结构
102
的区域相对应至一个或多个光栅
104
，例如第一光栅
104a、
第二光栅
104b
及第三光栅
104c。
在可与此处所述的其他实施方式结合的一个实施方式中，光学器件
100
为波导组合器，而至少包括相对应至输入耦合光栅的第一光栅
104a
及相对应至输出耦合光栅的第三光栅
104c。
根据可与此处所述的其他实施方式结合的实施方式的波导组合器，可包括相对应至中间光栅的第二光栅
104b。
光学器件
100
的部分
105
在图
2b
中进一步说明
。
24.在可与此处所述的其他实施方式结合的一个实施方式中，光学器件
100
为用于压印处理的母版
(master)
，例如纳米压印光刻处理
。
在可与此处所述的其他实施方式结合的另一实施方式中，光学器件
100
例如经由直接蚀刻处理而直接图案化
。
如此处所述，光学器
件
100
为用于光学器件制作的压印处理
(
例如，使用母版以形成光学器件的纳米压印光刻
)
的母版的母版图案或光学器件
(
例如，波导组合器及平面光学器件
)
的一者
。
如此处所述，光学器件
100
从器件材料或基板的至少一者形成
。
25.在可与此处所述的其他实施方式结合的一些实施方式中，多个光学器件结构
102
可从基板
101
形成
。
基板
101
可由任何适合的材料形成，前提为基板
101
在所欲的波长或波长范围中可适当地传输光，且可供以作为用于此处所述的光学器件
100
的适当支撑件
。
在可与此处所述的其他实施方式结合的一些实施方式中，基板
101
的材料相较于多个光学器件结构
102
的折射率具有相对低的折射率
。
基板的选择可包括任何适合材料的基板，包括但非限于非晶电介质
、
非非晶电介质
、
结晶电介质
、
氧化硅
、
聚合物及其结合
。
在可与此处所述的其他实施方式结合的一些实施方式中，基板
101
包括透明材料
。
在一个范例中，基板
101
包括硅
(si)、
二氧化硅
(sio2)、
锗
(ge)、
硅锗
(sige)、inp、gaas、gan、
熔融的硅石
、
石英
、
蓝宝石及高指数透明材料
(high-index transparent material)
，例如高折射率玻璃
。
26.在可与此处所述的其他实施方式结合的某些实施方式中，多个光学器件结构
102
可由器件材料形成
。
器件材料设置于基板
101
上
。
器件材料包括但非限于以下一者或多者：含有碳化硅
(sic)、
碳氧化硅
(sioc)、
二氧化钛
(tio2)、
二氧化硅
(sio2)、
氧化钒
(iv)(vox)、
氧化铝
(al2o3)、
铝掺杂的氧化锌
(azo)、
铟锡氧化物
(ito)、
二氧化锡
(sno2)、
氧化锌
(zno)、
五氧化二钽
(ta2o5)、
氮化硅
(si3n4)、
二氧化锆
(zro2)、
氧化铌
(nb2o5)、
锡酸镉
(cd2sno4)
或碳氮化硅
(sicn)
的材料，其结合，或其他适合的材料
。
27.图
2a
根据此处所述的实施方式，为多个光学器件结构
202
的示意性顶部视图
。
多个光学器件结构
202
包括多个离散区
204。
如图
2a
中所显示，多个光学器件结构
202
具有第一离散区
204a、
第二离散区
204b
及第三离散区
204c。
尽管仅显示多个离散区
204
的三个离散区
204
，在多个光学器件结构
202
中可包括不只三个离散区
204。
多个光学器件结构
202
相对于多个离散区
204
的邻接离散区
204
之间的边界可为平行
、
正交或具角度的
。
28.多个离散区
204
具有临界尺寸
206。
临界尺寸
206
为多个光学器件结构
202
的各者的宽度
。
在可与此处所述的其他实施方式结合的一个实施方式中，第一离散区
204a
具有第一临界尺寸
206a
，第二离散区
204b
具有第二临界尺寸
206b
，且第三离散区
204c
具有第三临界尺寸
206c。
在可与此处所述的其他实施方式结合的一个实施方式中，临界尺寸
206
为介于约
40nm
及约
380nm
之间
。
29.多个光学器件结构
202
的邻接光学器件结构
202
具有间距
208。
间距
208
为介于邻接光学器件结构
202
的前沿边缘之间的距离
。
在邻接光学器件结构
202
之间的间距
208
横跨多个光学器件结构
202
的长度
l
保持恒定
。
在可与此处所述的其他实施方式结合的一个实施方式中，间距
208
为介于约
280nm
及约
450nm
之间
。
30.多个光学器件结构
202
的邻接光学器件结构
202
具有占空比
。
通过将光学器件结构
202
的临界尺寸
206
除以间距
208
来确定占空比
。
因此，多个离散区
204
具有不同的占空比
。
随着临界尺寸
206
的改变，占空比横跨多个光学器件结构
202
的长度
l
而改变
。
在可与此处所述的其他实施方式结合的一个实施方式中，多个离散区
204
的占空比为介于约
0.2
至约
0.85
之间
。
在多个离散区
204
的邻接离散区
204
之间的占空比的差异为大于
0.01。
多个离散区
204
的各个离散区
204
的临界尺寸
206
横跨整个区为恒定的
。
临界尺寸
206
及在多个离散区
204
之间的占空比的差异导致减少的光学器件性能
。
31.图
2b
为光学器件
100
的部分
105
的多个光学器件结构
102
的示意性顶部视图
。
在可与此处所述的其他实施方式结合的一个实施方式中，多个光学器件结构
102
为平面光学器件，例如元表面
。
在可与此处所述的其他实施方式结合的另一实施方式中，多个光学器件结构
102
为波导组合器，例如增强现实波导组合器
。
根据可与此处所述的其他实施方式结合的实施方式的波导组合器可包括多个光学器件结构
102
在至少一个光栅
104
中
。
仍在可与此处所述的其他实施方式结合的另一实施方式中，多个光学器件结构
102
相对应至光学器件
100
的第一光栅
104a、
第二光栅
104b
或第三光栅
104c。
尽管仅显示四个多个光学器件结构
102
，多个光学器件结构
102
的一个或多个可设置于光学器件
100
上
。
32.多个光学器件结构
102
具有临界尺寸
206。
临界尺寸
206
为多个光学器件结构
202
的各者的宽度
。
多个光学器件结构
102
包括多个离散区
204。
如图
2b
中所显示，多个光学器件结构
102
具有第一离散区
204a、
第二离散区
204b
及第三离散区
204c。
尽管在图
2b
中显示三个离散区
204
，在多个光学器件结构
102
中可包括不只三个离散区
204。
第一离散区
204a
具有第一临界尺寸
206a
，第二离散区
204b
具有第二临界尺寸
206b
，且第三离散区
204c
具有第三临界尺寸
206c。
在可与此处所述的其他实施方式结合的一个实施方式中，多个离散区
204
的各个离散区
204
具有横跨多个光学器件结构
102
的长度
l
连续增加或减少的临界尺寸
206。
在此实施方式的一个范例中，如图
2b
中所显示，第一临界尺寸
206a、
第二临界尺寸
206b
及第三离散区
204c
横跨多个光学器件结构
102
的长度
l
而增加
。
33.多个光学器件结构
102
进一步包括多个过渡区
210。
多个过渡区
210
设置于多个离散区
204
的两个离散区
204
之间
。
在可与此处所述的其他实施方式结合的一个实施方式中，第一过渡区
210a
设置于第一离散区
204a
及第二离散区
204b
之间
。
第二过渡区
210b
设置于第二离散区
204b
及第三离散区
204c
之间
。
尽管在图
2b
中显示两个过渡区
210
，在多个光学器件结构
102
上可包括不只两个过渡区
210。
34.在可与此处所述的其他实施方式结合的一个实施方式中，在多个过渡区
210
中的临界尺寸
206
横跨多个光学器件结构
102
的长度
l
连续增加或减少
。
举例而言，临界尺寸
206
在第一过渡区
210a
中从第一临界尺寸
206a
至第二临界尺寸
206b
连续增加
。
此外，临界尺寸
206
在第二过渡区
210b
中从第二临界尺寸
206b
至第三临界尺寸
206c
连续增加
。
35.多个光学器件结构
102
的邻接光学器件结构
102
具有间距
208。
间距
208
为介于邻接光学器件结构
102
的前沿边缘之间的距离
。
在邻接光学器件结构
102
之间的间距
208
横跨多个光学器件结构
102
的长度
l
保持恒定
。
在可与此处所述的其他实施方式结合的一个实施方式中，间距
208
为介于约
280nm
及约
450nm
之间
。
36.多个光学器件结构
102
的邻接光学器件结构
102
具有占空比
。
通过将光学器件结构
102
的临界尺寸
206
除以间距
208
来确定占空比
。
随着临界尺寸
206
的改变，横跨多个光学器件结构
102
的长度
l
增加或减少占空比
。
因此，如图
2b
中所显示，占空比将横跨长度
l
连续增加或减少
。
多个光学器件结构
102
的临界尺寸
206
横跨长度
l
连续增加或减少改善光学器件
100
的光学性能
。
37.图
3a
及图
3b
为基板
101
的示意性截面视图
。
图4为用于形成多个光学器件结构
102
的方法
400
的流程图
。
在操作
401
处，如图
3a
中所显示，沉积光刻胶
304。
光刻胶
304
沉积于硬掩模
302
上
。
光刻胶
304
对电磁辐射为敏感的
。
光刻胶
304
可为正或负的光刻胶
。
38.正光刻胶包括光刻胶
304
的部分，而当暴露至辐射时，在使用电磁辐射将图案写入
光刻胶
304
之后，分别可溶于施加至光刻胶
304
的光刻胶显影剂
。
负光刻胶包括光刻胶
304
的部分，而当暴露至辐射时，在使用电磁辐射将图案写入光刻胶
304
之后，将分别不可溶于施加至光刻胶
304
的光刻胶显影剂
。
光刻胶
304
的化学成分决定光刻胶是否为正光刻胶或负光刻胶
。
光刻胶
304
的范例包括但非限于重氮萘醌
、
酚醛树脂
、
聚
(
甲基丙烯酸甲酯
)、
聚
(
甲基戊二酰亚胺
)
及
su-8
的至少一者
。
硬掩模
302
包括但非限于硅
、
氮化硅
(sin)、sio、
低k物
、sic、sioc、siconh、tao、bpsg、psg、
电介质
、
旋涂玻璃
(sog)
或金属合金，例如
tin。
39.在操作
402
处，如图
3b
中所显示，图案化光刻胶
304。
在图案化光刻胶
304
之前，编辑设计文件
。
图
3c
为掩模
308
的示意性顶部视图
。
如图
3c
中所显示，设计文件相对应至待显影的掩模
308。
编辑设计文件使得掩模
308
将包括横跨长度
l
连续增加或减少的多个开口
310
的宽度
312。
在可与此处所述的其他实施方式结合的一个实施方式中，在设计文件上实行光学近场校正
(opc)
步骤
。opc
步骤用以符合多个离散区
204
的临界尺寸
206
及多个过渡区
210
的临界尺寸
206。
40.产生掩模
308。
产生掩模
308
而具有多个开口
310
相对应至待图案化的多个光学器件结构
102。
光通过在掩模
308
中的多个开口
310
以将光刻胶
304
暴露至电磁辐射
。
多个开口
310
具有与待图案化的多个光学器件结构
102
相同或实质上相同的形状
。
宽度
312
相对应至多个光学器件结构
102
的临界尺寸
206。
在可与此处所述的其他实施方式结合的一个实施方式中，多个开口
310
的各个开口
310
的宽度
312
大于沿着长度
l
的相对应点处的临界尺寸
206。
多个开口
310
的各个开口
310
的宽度
312
大于沿着长度
l
的相对应点的处临界尺寸
206
，以考虑在方法
400
期间相较于宽度
312
的临界尺寸
206
的减少
。
举例而言，在光通过多个开口
310
之后待形成的图案化的光刻胶
306
将具有比各个开口
310
的宽度
312
更小的尺寸
。
在可与此处所述的其他实施方式结合的另一实施方式中，多个开口
310
的各个开口
310
的宽度
312
小于沿着长度
l
的相对应点处的临界尺寸
206。
41.如图
3b
中所显示，在将光刻胶
304
暴露至电磁辐射之后，显影光刻胶
304
以在硬掩模
302
上留下图案化的光刻胶
306。
在操作
403
处，蚀刻硬掩模
302。
使用图案化的光刻胶
306
，穿过在图案化的光刻胶
306
中的开口图案化蚀刻硬掩模
302。
硬掩模
302
包括但非限于氮化硅
(sin)、sio、
低k物
、sic、sioc、siconh、tao、bpsg、psg、
电介质
、
或金属合金，例如
tin。
42.在操作
404
处，形成多个光学器件结构
102。
多个光学器件结构
102
通过蚀刻基板
101
而形成
。
在可与此处所述的其他实施方式结合的一个实施方式中，多个光学器件结构
102
通过蚀刻设置于基板
101
上的器件材料而形成
。
基板
101
或器件材料透过在硬掩模
302
中的开口而图案蚀刻
。
如图
2b
中所显示，多个光学器件结构
102
包括多个离散区
204
及多个过渡区
210。
在可与此处所述的其他实施方式结合的一个实施方式中，临界尺寸
206
横跨多个光学器件结构的长度
l
连续增加或减少
。
此外，在多个离散区
204
及多个过渡区
210
之间的占空比横跨长度
l
连续增加或减少
。
43.综上所述，公开具有连续增加或减少的占空比的形成光学器件结构的方法
。
光学器件结构的各者具有多个过渡区设置于两个离散区之间
。
多个过渡区的各个过渡区的临界尺寸横跨各个光学器件结构的长度连续增加或减少
。
邻接光学器件结构包括恒定的间距
。
以多个光学器件结构的临界尺寸除以间距界定的占空比横跨各个光学器件结构的长度连续增加或减少
。
横跨各个光学器件结构的长度连续增加或减少改善光学器件结构的光学性能
。
随着两个离散区之间的连续过渡而改善的性能允许光在光学器件中更有效地传播
。
44.尽管以上涉及本公开内容的实施方式，可衍生本公开内容的其他及进一步实施方式而不会背离其基本范围，且其范围通过以下权利要求书来确定
。