光學(xué)組件可以被用在光學(xué)系統(tǒng)中以便以可預(yù)測(cè)和期望的方式來(lái)改變可見(jiàn)光的狀態(tài)，例如用在顯示系統(tǒng)中以使得期望的圖像對(duì)用戶(hù)可見(jiàn)。光學(xué)組件可以以反射、折射、衍射等方式與光交互。在傳播的波與例如障礙或狹縫之類(lèi)的結(jié)構(gòu)交互時(shí)發(fā)生了衍射。衍射可以被描述為波的干涉，并且在該結(jié)構(gòu)在大小上與波的波長(zhǎng)相當(dāng)時(shí)最顯著?？梢?jiàn)光的光學(xué)衍射源于光的波的性質(zhì)并且可以被描述為光波的干涉?？梢?jiàn)光具有在大約390到700納米(nm)之間的波長(zhǎng)，而在傳播的光遇到100或1000nm范圍級(jí)別的類(lèi)似規(guī)模的結(jié)構(gòu)時(shí)可見(jiàn)光的衍射是最顯著的。

衍射結(jié)構(gòu)的一個(gè)示例是周期性結(jié)構(gòu)。周期性結(jié)構(gòu)可以引起光的衍射，該光的衍射通常在周期性結(jié)構(gòu)具有與光的波長(zhǎng)類(lèi)似大小的空間周期時(shí)最顯著。周期性結(jié)構(gòu)的類(lèi)型包括，例如，光學(xué)組件的表面上的表面調(diào)制、折射率調(diào)制、全息圖等。當(dāng)傳播的光遇到周期性結(jié)構(gòu)時(shí)，衍射使得光被分成不同的方向上的多個(gè)光束。這些方向取決于所述光的波長(zhǎng)，這樣衍射光柵引起多色(例如白色)光的色散，由此，多色光被分成在不同的方向上行進(jìn)的不同顏色的光束。

當(dāng)周期結(jié)構(gòu)是在光學(xué)組件的表面上時(shí)，其被稱(chēng)為表面光柵。當(dāng)周期結(jié)構(gòu)是源自表面本身的調(diào)制時(shí)，其被稱(chēng)為表面起伏光柵(SRG)。SRG的一個(gè)示例是在光學(xué)組件的表面中的被均勻直槽間隔區(qū)域分隔開(kāi)的均勻直槽。槽間隔區(qū)域在此被稱(chēng)為“線(xiàn)”、“光柵線(xiàn)”和“填充區(qū)域”。SRG的衍射的性質(zhì)取決于入射在光柵上的光的波長(zhǎng)和SRG的各種光學(xué)特性(例如線(xiàn)間隔、槽深度和槽傾斜角)這兩者。SRG可以借助于合適的微制造處理被制造，該微制造處理涉及蝕刻基板和/或在基板上沉積以在基板上制造期望的周期微結(jié)構(gòu)。所述基板可以是光學(xué)組件本身或生產(chǎn)模板(production master)，例如用于制造光學(xué)組件的模具。

SRG具有許多有用的應(yīng)用。一個(gè)示例是SRG光導(dǎo)應(yīng)用。光導(dǎo)(在此也稱(chēng)為“波導(dǎo)”)是一種被用于借助于在光導(dǎo)內(nèi)的內(nèi)部反射(例如全內(nèi)部反射)來(lái)傳送光的光學(xué)組件。光導(dǎo)可以被例如用于基于光導(dǎo)的顯示系統(tǒng)中，以將期望的圖像的光從光引擎?zhèn)魉偷饺搜垡允沟迷搱D像對(duì)眼睛可見(jiàn)?？梢詫⒐鈱?dǎo)的表面上的輸入耦合(incoupling)和輸出耦合(outcoupling)SRG分別用于輸入光到波導(dǎo)或從波導(dǎo)輸出光。

概述

提供本概述以便以簡(jiǎn)化的形式介紹以下在詳細(xì)描述中進(jìn)一步描述的一些概念。本概述并不旨在標(biāo)識(shí)所要求保護(hù)主題的關(guān)鍵特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保護(hù)主題的范圍。所要求保護(hù)的主題也不限于解決

背景技術(shù)：
部分中指出的任何或所有缺點(diǎn)的實(shí)現(xiàn)。

在第一方面，用于在光學(xué)系統(tǒng)中使用的光學(xué)組件具有外表面，并且衍射光柵由所述外表面的至少一部分中的一系列槽來(lái)形成。所述槽基本上彼此平行并且基本上在長(zhǎng)度上大于它們的寬度。衍射光柵在表面部分上的每個(gè)點(diǎn)處展現(xiàn)了至少第一和第二槽特性，這些特性都對(duì)入射在衍射光柵上的光在該點(diǎn)處被衍射的方式產(chǎn)生影響。第一和第二槽特性在表面部分上漸進(jìn)變化，以便漸進(jìn)地改變?nèi)肷涔庠诒砻娌糠稚系牟煌狞c(diǎn)處被衍射的方式，并且以各自的梯度來(lái)這樣進(jìn)行，所述梯度在表面部分上的至少一些點(diǎn)處是在彼此不同的方向中。

在第二方面，用于在光學(xué)系統(tǒng)中使用的光學(xué)組件具有外表面，并且衍射光柵由所述外表面的至少一部分中的調(diào)制來(lái)形成。衍射光柵在表面部分上的每個(gè)點(diǎn)處展現(xiàn)了至少第一和第二調(diào)制特性，這些特性都對(duì)入射在表面部分上的光在該點(diǎn)處被衍射的方式產(chǎn)生影響。第一和第二調(diào)制特性在表面部分上漸進(jìn)地改變，以便漸進(jìn)地改變?nèi)肷涔庠诒砻娌糠稚系牟煌c(diǎn)處被衍射的方式。第一調(diào)制特性隨在第一方向中的第一梯度而變化。第一方向在表面部分上基本上是不變的。第二調(diào)制特性隨在第二方向中隨第二梯度而變化。第二方向在表面部分上基本上是不變的，并且其不同于第一方向。

在第三方面，用于在光學(xué)系統(tǒng)中使用的光學(xué)組件具有外表面，并且衍射光柵由所述外表面的至少一部分中的一系列槽來(lái)形成。所述槽基本上彼此平行并且基本上在長(zhǎng)度上大于它們的寬度。衍射光柵在表面部分上的每個(gè)點(diǎn)處展現(xiàn)了光柵深度和光柵傾斜，這兩者都對(duì)入射在衍射光柵上的光在該點(diǎn)處被衍射的方式產(chǎn)生影響。深度和/或傾斜在表面部分上漸進(jìn)地改變，以便漸進(jìn)地改變?nèi)肷涔庠诒砻娌糠稚系牟煌c(diǎn)處被衍射的方式。

在此公開(kāi)的光學(xué)組件可以被配置用作或可以不被配置用作顯示系統(tǒng)中的波導(dǎo)，并被合并入這樣的顯示系統(tǒng)中。在第四方面，顯示系統(tǒng)包括任何這樣的光學(xué)組件，這些光學(xué)組件被這樣配置以用作波導(dǎo)和耦合到該光學(xué)組件的光引擎。光引擎被配置成生成期望的圖像。光學(xué)組件被安排為將圖像的光從光引擎?zhèn)魉偷接脩?hù)的眼睛以使得該圖像對(duì)用戶(hù)可見(jiàn)。

附圖說(shuō)明

為了幫助理解所述主題，現(xiàn)在將僅通過(guò)示例參考下述附圖，其中：

圖1A是光學(xué)組件的示意性平面圖；

圖1B是光學(xué)組件的示意性說(shuō)明，該光學(xué)組件被示為與入射光交互并且是從側(cè)面觀(guān)看的；

圖2A是直二元光柵的示意性說(shuō)明，該直二元光柵被示為與入射光交互并且是從側(cè)面觀(guān)看的；

圖2B是斜二元光柵的示意性說(shuō)明，該斜二元光柵被示為與入射光交互并且是從側(cè)面觀(guān)看的；

圖2C是突出的三角光柵的示意性說(shuō)明，該突出的三角光柵被示為與入射光交互并且是從側(cè)面觀(guān)看的；

圖3示意性地示出第一微制造系統(tǒng)；

圖4A是在第一微制造處理的沉浸步驟期間的第一微制造系統(tǒng)的示意性說(shuō)明；

圖4B和4C分別示例性示出在圖4A的沉浸步驟之前和之后的基板的橫截面；

圖5A是在第二微制造處理的沉浸步驟期間的第一微制造系統(tǒng)的示意性說(shuō)明；

圖5B和5C分別示例性示出在圖5A的沉浸步驟之前和之后的基板的橫截面；

圖5D示意性示出在進(jìn)一步蝕刻之后的圖5C的基板的橫截面；

圖6A是在第三微制造處理的沉浸步驟期間的第一微制造系統(tǒng)的示意性說(shuō)明；

圖6B和6C示意性說(shuō)明在圖6A的沉浸步驟之前的不同階段處的基板的橫截面，而圖6D示意性說(shuō)明在該沉浸步驟之后的該基板的橫截面；

圖7是第一微制造設(shè)備的示意性框圖；

圖8A是從側(cè)面看的第二微制造系統(tǒng)的示意圖；

圖8B是第二微制造系統(tǒng)的部件的示意性平面圖；

圖9是示出第二微制造系統(tǒng)的示例性操作的示意性說(shuō)明；

圖10是第二微制造設(shè)備的示意性框圖；

圖11A和11B是說(shuō)明某些示例性光柵分布圖的某些特性的示例性平面圖。

然而，應(yīng)理解，所述附圖不必是按比例的，除非另外指示。取而代之的，重點(diǎn)在于解釋特定實(shí)施例的原理。

詳細(xì)描述

圖1A和1B分別從頂面和側(cè)面示出具有外表面S的基本上透明的光學(xué)組件2，例如波導(dǎo)。表面S的至少一部分展現(xiàn)出構(gòu)成SRG圖案4的表面調(diào)制，其是微結(jié)構(gòu)的一個(gè)示例。這樣的部分被稱(chēng)為“光柵區(qū)域”。如圖1A所示，表面S基本上位于由x和y軸所定義的平面中。z軸表示垂直于該平面的方向以及進(jìn)而基本上垂直于表面S的方向(被稱(chēng)為表面S的“法線(xiàn)”)。

圖1B示出光學(xué)組件2，并且具體而言是與傳入照明光束I交互的光柵4，所述光束向內(nèi)入射到SRG4上。光I在該示例中是白色光，并且因而具有多種顏色分量。光I與光柵4交互，光柵將所述光分成向內(nèi)定向到光學(xué)組件2中的幾個(gè)光束。光I的一些也可作為反射光束R0被從表面S反射回來(lái)。零階模式向內(nèi)光束T0和任何反射R0是根據(jù)衍射的一般原理以及其它非零階(±n-階)模式(其可被解釋為波干涉)被創(chuàng)建的。圖1B示出第一階向內(nèi)光束T1,T-1；將理解可以依據(jù)光學(xué)組件2的配置創(chuàng)建或不創(chuàng)建更高階的光束。由于衍射的性質(zhì)取決于波長(zhǎng)，因此，對(duì)于更高階的模式而言，入射光I的不同顏色分量(即波長(zhǎng)分量)當(dāng)存在時(shí)以相對(duì)于彼此而言不同的傳播角度被分成不同顏色的光束，如圖1B所示。

圖2A-2C是不同的示例性SRG圖案4a-4c(在此統(tǒng)稱(chēng)為4)的特寫(xiě)示意性截面圖，所述圖案由(在這些圖中是從側(cè)面觀(guān)看的)光學(xué)組件2的表面S的調(diào)制形成的。光束用箭頭標(biāo)注，其厚度指示大致相對(duì)的強(qiáng)度(越高強(qiáng)度的光束以越厚的箭頭示出)。

圖2A示出“直二元光柵”圖案4a的示例。直二元光柵4a由在表面S中通過(guò)突出槽間隔區(qū)域9a被分開(kāi)的一系列槽7a來(lái)形成，所述槽間隔區(qū)域在此也被稱(chēng)為“填充區(qū)域”、“光柵線(xiàn)”或簡(jiǎn)稱(chēng)為“線(xiàn)”。圖案4a具有d的空間周期(稱(chēng)為“光柵周期”)，其是調(diào)制形狀在其上重復(fù)的距離。槽7a具有深度h，且具有基本上直的壁和基本上平的基底。這樣，在圖2A中填充區(qū)域具有高度h和在填充區(qū)域的高度h上基本上均勻的標(biāo)記為“w”的寬度(其中w是周期的某個(gè)分?jǐn)?shù)：w＝f*d)。

對(duì)于直二元光柵，壁基本上垂直于表面S。出于這個(gè)原因，光柵4a引起垂直進(jìn)入到表面的入射光I的對(duì)稱(chēng)衍射，其中由圖案4a所創(chuàng)建的每個(gè)+n階模式光束(例如T1)具有與對(duì)應(yīng)的-n階模式光束(例如T-1)基本相同的強(qiáng)度，通常小于約入射光束I的強(qiáng)度的五分之一(0.2)。

圖2B示出“斜二元光柵”圖案4b的示例。斜圖案4b也是由表面S中的標(biāo)記為7b的槽形成，所述槽具有由寬度w的線(xiàn)9b所分隔的基本上直的壁和基本上平的基底。然后，與直圖案4a相比較而言，所述壁相對(duì)于法線(xiàn)傾斜了一定量，在圖2B中由角度α標(biāo)注。當(dāng)沿法線(xiàn)測(cè)量時(shí)槽7b具有深度h。取決于非零傾斜所進(jìn)入的非對(duì)稱(chēng)性，行進(jìn)離開(kāi)傾斜方向的±n階模式向內(nèi)光束具有比它們的階模式對(duì)應(yīng)物更高的強(qiáng)度(例如在圖2B的示例中，T1光束被定向離開(kāi)傾斜的方向并且通常具有比T-1光束更大的強(qiáng)度，但是這取決于例如光柵周期d)；通過(guò)增加傾斜達(dá)足夠量，那些對(duì)應(yīng)物可以基本上被消除(即具有基本上為零的強(qiáng)度)。T0光束的強(qiáng)度通常還可以通過(guò)斜二元光柵被大大減少，這樣，在圖2B的示例中，第一階光束T1通常具有至多約入射光束I的強(qiáng)度的五分之四(0.8)的強(qiáng)度。

二元圖案4a和4b可以被看作是嵌入到表面S中的空間波形，該空間波形具有基本上為方波的形狀(具有周期d)。在圖案4b的情況下，所述形狀是傾斜達(dá)α的傾斜方波形狀。

圖2C示出了“突出的三角光柵”圖案4c的示例，其是突出的“梯形光柵”圖案的特殊情況。三角圖案4c是由表面S中的槽7c形成，所述槽是三角形狀的(且因此具有可分辨的尖端)并且當(dāng)沿法線(xiàn)測(cè)量時(shí)其具有深度h。填充區(qū)域9c采用了三角形、齒狀突起(齒形)的形式，具有與法線(xiàn)成角度α(α是圖案4c的傾斜角)的中線(xiàn)。所述齒形具有由d(其是圖案4c的光柵周期)分隔開(kāi)的各尖端，在齒形底部處為w并且在齒形的尖端處變窄到基本上為零的寬度。對(duì)于圖4c的圖案，w≈d，但通常可以是w<d。所述圖案是突起的，其中齒形的尖端在槽的尖端上延伸。構(gòu)建突起的三角形光柵圖案是可能的，該圖案基本上消除了傳輸模式T0光束和模式光束，僅留下±n階模式光束(例如僅有T1)。槽具有與中線(xiàn)成角度γ(壁角)的壁。圖案4c可以被看作是嵌入在S中的空間波形，所述空間波形具有基本上三角的波形，其傾斜了α。

形成圖案4a-4c的槽和間隔區(qū)域構(gòu)成了在表面S上的表面調(diào)制。

通常，在表面上的表面調(diào)制導(dǎo)致表面突起，并且展現(xiàn)出在此被稱(chēng)為“調(diào)制寬度”的事務(wù)，其是沿那些表面調(diào)制的表面的特性標(biāo)量并且其通常可以相關(guān)于從該表面上的調(diào)制產(chǎn)生的那些突起的特性寬度而被定義。通常，在表面上的調(diào)制可以至少?gòu)某练e在該表面上的外來(lái)材料產(chǎn)生，從該表面本身的調(diào)制產(chǎn)生或從這兩者的組合中產(chǎn)生。當(dāng)調(diào)制形成衍射光柵圖案(其中光柵線(xiàn)寬為光柵線(xiàn)的寬度)時(shí)，“調(diào)制寬度”在此等同地被稱(chēng)為“光柵線(xiàn)寬”。

這樣的調(diào)制還具有在此被稱(chēng)為“調(diào)制深度”(對(duì)于光柵圖案為“槽深度”)的事務(wù)，其是垂直于那些表面調(diào)制的表面的特性標(biāo)量且其通?？梢韵嚓P(guān)于突起的特性深度而被定義，以及“調(diào)制傾斜”(用于光柵圖案的“槽深度”)，其是那些突起相對(duì)于表面的特性?xún)A斜角。

在圖案4a-4c的情況下，形成圖案4a-4c的槽7a-7c(統(tǒng)稱(chēng)為7)和間隔區(qū)域9a-9c(統(tǒng)稱(chēng)為9)構(gòu)成了表面S本身的調(diào)制，其展現(xiàn)了可以被定義為突起的填充區(qū)域9的特性寬度的調(diào)制寬度。在圖案4a和4b的情況下，突起填充區(qū)域具有在其高度h上基本上均勻且等于w的寬度，并且調(diào)制寬度可以被定義為w。在圖案4c的情況下，突起填充區(qū)域具有在突起的底部處的寬度w，并且調(diào)制寬度可以被有用地定義為例如底部寬度w(盡管它也可以依據(jù)在某個(gè)其它高度處的填充區(qū)域?qū)挾葋?lái)定義)。圖案4還具有調(diào)制深度和傾斜，其可以分別被定義為h和α。

其它光柵也是可能的，例如，其它類(lèi)型的梯形光柵圖案(其可以在寬度上始終不變窄到零)、正弦光柵圖案等，并具有可以容易地以合適的方式被定義的調(diào)制寬度。這樣的其它圖案還展現(xiàn)了深度h、線(xiàn)寬w、傾斜角α和壁角γ，其可以以類(lèi)似于圖2A-C的方式被定義。

在基于光導(dǎo)的顯示應(yīng)用(例如在其中SRG被用于進(jìn)入顯示系統(tǒng)的光導(dǎo)和從顯示系統(tǒng)的光導(dǎo)出來(lái)的光的耦合)中，d通常在約250到500nm之間，并且h在約30到400nm之間。傾斜角α通常在約-45到45度之間，并在光柵矢量的方向中被測(cè)量，該方向垂直于光柵線(xiàn)。

SRG具有依據(jù)期望的被衍射的光束(例如T1)的強(qiáng)度相對(duì)于照明光束I的強(qiáng)度而被定義的衍射效率，并且可以由那些強(qiáng)度的比η來(lái)表示。如從上將顯而易見(jiàn)的，斜二元光柵(例如4b-在T1是期望的光束的情況下直至η≈0.8)可以實(shí)現(xiàn)比非斜光柵(例如4a-在T1是期望的光束的情況下僅直至約η≈0.2)更高的效率。利用突出的梯形光柵，其中三角形光柵是示例的，對(duì)于一種模式就可能實(shí)現(xiàn)甚至η≈1的效率。

基于SRG光導(dǎo)顯示器的性能強(qiáng)烈依賴(lài)于光柵的效率以及它們對(duì)入射光的入射角的依賴(lài)性。

如下所述的各種制造技術(shù)允許光柵(包括例如二元、梯形(例如三角形)和正弦光柵)采用變量w被制造。就是說(shuō)，采用作為在表面S上的位置的函數(shù)w(x,y)來(lái)變化的調(diào)制寬度。如下所述的技術(shù)還允許這樣的光柵采用變量h和/或α被制造。就是說(shuō)，采用作為在表面S上的位置的相應(yīng)函數(shù)h(x,y)和α(x,y)來(lái)變化的深度和/或傾斜。

具有表面起伏光柵的光學(xué)組件可以根據(jù)在此公開(kāi)的任何技術(shù)以使得它們適于用作顯示系統(tǒng)中的波導(dǎo)的方式而被制造。這樣，顯示系統(tǒng)的光引擎可以被耦合到光學(xué)組件。光學(xué)組件在系統(tǒng)中被安排以便在由光引擎生成時(shí)將期望的圖像的光傳送到用戶(hù)的眼睛以使得該圖像對(duì)用戶(hù)可見(jiàn)。在一些應(yīng)用中，顯示系統(tǒng)可以由用戶(hù)穿戴。例如，顯示系統(tǒng)可以被嵌入在可佩戴的耳機(jī)中，該耳機(jī)具有當(dāng)由佩戴者佩戴時(shí)在佩戴者的眼睛前面的波導(dǎo)，并且所述系統(tǒng)被安排以將已經(jīng)從光引擎?zhèn)魉偷墓廨敵龅窖劬?。使用在此所述的任何技術(shù)所制造的波導(dǎo)上的表面起伏光柵可以在此上下文中用作例如用于接收來(lái)自光引擎的光的輸入耦合光柵、用于將傳送的光輸出到眼睛的輸出耦合光柵，或在光導(dǎo)上別處的便于圖像光的未被中斷傳送以幫助保存?zhèn)魉椭械膱D像的中間光柵。

下面所述的技術(shù)是微制造技術(shù)。微制造是指微米規(guī)模和更小規(guī)模的期望結(jié)構(gòu)的制造。微制造可以涉及在基板上的蝕刻和/或沉積(以及可能的對(duì)沉積在基板上的膜的蝕刻和/或沉積)以在基板上(或在基板上的膜上)創(chuàng)建期望的微結(jié)構(gòu)。如在此所用，術(shù)語(yǔ)“圖案化基板”或類(lèi)似術(shù)語(yǔ)包括了所有這樣的在基板或基板膜上的蝕刻/沉積。

濕蝕刻涉及使用液體蝕刻劑來(lái)選擇性地移除沉積在基板的表面上的膜的各部分和/或基板本身的表面的各部分。蝕刻劑與基板/膜化學(xué)地起反應(yīng)以移除基板/膜的暴露給蝕刻劑的各部分。選擇性蝕刻可以通過(guò)在基板/膜上沉積合適的保護(hù)性層來(lái)實(shí)現(xiàn)，所述保護(hù)性層僅僅將基板/膜的部分暴露給蝕刻劑的化學(xué)反應(yīng)并保護(hù)了剩余部分免受蝕刻劑的化學(xué)反應(yīng)。保護(hù)性層可以由光致抗蝕劑或其它保護(hù)性掩模層來(lái)形成。光致抗蝕劑或其它掩?？梢员怀练e在整個(gè)蝕刻表面區(qū)域上，隨后被暴露并顯影以創(chuàng)建期望的“圖像”，隨后，所述圖像通過(guò)蝕刻劑在基板/膜中被雕刻以形成三維結(jié)構(gòu)。

干蝕刻涉及選擇性地(例如使用類(lèi)似的光致抗蝕劑掩模)將基板/膜暴露給高能粒子的轟擊以移除基板/膜的暴露給所述粒子的各部分(有時(shí)稱(chēng)為“濺射”)。一種示例是在其中各部分被暴露給離子束的離子束蝕刻。作為與那些暴露的部分的離子化學(xué)反應(yīng)以移除它們(有時(shí)稱(chēng)為“化學(xué)濺射”)和/或取決于它們的動(dòng)能物理移除那些部分(有時(shí)稱(chēng)為“物理濺射”)的結(jié)果可以移除那些部分。

與蝕刻相反，沉積-例如離子束沉積或基于沉浸的沉積-涉及將材料施加到基板/膜，而不是從基板/膜移除材料。

在下述示例中，基板(5-圖3)具有外表面S’，其借助于微制造被圖案化。最終被圖案化的基板自身可以用作光學(xué)系統(tǒng)(例如顯示系統(tǒng))中的光學(xué)組件(例如波導(dǎo))，或它可以用作用于制造這樣的組件的生產(chǎn)模板，例如用于從聚合物中成模這樣的組件的模具。其中基板5是光學(xué)組件，基板表面S’與圖2A-2C示出的表面S相同。當(dāng)基板5是模板(例如模具)時(shí)，S’還是對(duì)應(yīng)于S，其中S’的結(jié)構(gòu)被作為制造(例如模制)處理的部分被傳遞給(即復(fù)制到)S。表面S’基本上位于具有x和y坐標(biāo)的在此被稱(chēng)為xy-平面的一個(gè)平面中，所述x和y坐標(biāo)等價(jià)于在圖1A中關(guān)于表面S所示的那些坐標(biāo)，在xy-平面中(并且這樣在表面S’上)的各點(diǎn)被標(biāo)注為(x,y)。

所述基板在其表面的至少一部分(光柵區(qū)域)上被圖案化以形成光柵，其隨后可以被傳送給其它組件(在適用時(shí))。光柵區(qū)域的尺寸大小(例如以mm、cm或更高等量級(jí)顯著地大于光柵周期-其通常是例如每光柵mm上千線(xiàn)/槽。這樣，即使在光柵區(qū)域中存在離散數(shù)目的線(xiàn)/槽，該數(shù)目也明顯很大，光柵特性可以被看作在基本上連續(xù)的幾何點(diǎn)的域上的數(shù)學(xué)函數(shù)r＝(x，y)(黑字體表示xy-向量)。出于這個(gè)原因，通用符號(hào)c(x,y)(或類(lèi)似物)適用于如下的光柵特性。在適用時(shí)，將相應(yīng)地分析對(duì)在表面部分上的“點(diǎn)”(或類(lèi)似物)的參考，包括在如下權(quán)利要求中。

線(xiàn)寬w(x,y)、光柵深度h(x,y)和傾斜α(x,y)是這樣的光柵特性的各示例。下述技術(shù)允許在表面部分上制造光柵圖案，所述圖案具有線(xiàn)寬w(x,y)、深度h(x,y)和傾斜α(x,y)，它們?cè)诒砻娌糠稚献兓⑶疫M(jìn)而漸進(jìn)地變化，即作為在所述基本上連續(xù)的點(diǎn)域上的基本連續(xù)的數(shù)學(xué)函數(shù)。

光柵特性c(r)＝c(x，y)在所提供的本上下文中被認(rèn)為是在表面部分上空間上變化的，光柵特性c(r)改變的總量為ΔC＝max c(r)-min c(r)，該總量相比較于光柵特性c(r)自身的特性標(biāo)量C(例如C＝max|c(r)|)來(lái)說(shuō)是顯著的。顯著改變的示例包括當(dāng)ΔC與C是相同數(shù)量級(jí)或比C低一數(shù)量級(jí)時(shí)。例如，對(duì)于上面參考圖2A-2C所述的光柵圖案來(lái)說(shuō)，線(xiàn)寬在至少當(dāng)線(xiàn)寬改變達(dá)周期d的5％的量級(jí)或更多的總量ΔW時(shí)在本上下文中可以被認(rèn)為是空間上變化的；所述深度在至少當(dāng)深度改變達(dá)10nm量級(jí)或更多的總量ΔH時(shí)在本上下文中可以被認(rèn)為是空間上變化的；傾斜在至少當(dāng)傾斜改變達(dá)5度的量級(jí)或更多的總量ΔA時(shí)在本上下文中可以被認(rèn)為是空間上變化的。在光柵特性?xún)H僅展現(xiàn)出小的、非期望的變化(例如源自非期望的制造不精確性或不嚴(yán)密性的小的、非期望的變化和/或受限于類(lèi)似標(biāo)量的其它變化)時(shí)，該特性不被認(rèn)為在本公開(kāi)的上下文中空間地變化。

空間變化被認(rèn)為是漸進(jìn)(基本上連續(xù)的)提供光柵特性的空間梯度其中是xy-平面的梯度函數(shù)，在表面部分上的所有點(diǎn)r＝(x，y)處足夠小，這樣，光柵特性c(r)在d量級(jí)的小距離上的改變通常比所有點(diǎn)r處的ΔC小至少3個(gè)數(shù)量級(jí)，即，這樣為或?qū)τ诒砻娌糠稚系乃衦來(lái)說(shuō)更小。

例如，所公開(kāi)的技術(shù)允許通過(guò)漸進(jìn)變化的線(xiàn)寬w(x,y)制造光柵，該線(xiàn)寬的變化在單個(gè)光柵周期d上不超過(guò)10^-2nm的量級(jí)，其自身為10²或10³nm的量級(jí)，這樣，線(xiàn)寬梯度在表面部分上的任意點(diǎn)處不超過(guò)10^-4或10^-5的量級(jí)。光柵還可以通過(guò)漸進(jìn)變化的深度h(x,y)來(lái)制造，該深度的變化在單個(gè)光柵周期上不超過(guò)10^-2nm的量級(jí)，這樣，深度梯度在表面部分上的任意點(diǎn)處不超過(guò)10^-4或10^-5的量級(jí)。光柵還可以通過(guò)漸進(jìn)變化的傾斜α(x,y)來(lái)制造，該傾斜的變化在單個(gè)光柵周期上不超過(guò)大約10^-3度，這樣，傾斜梯度在表面部分上的任意點(diǎn)處不超過(guò)10^-5或10^-6度/nm的量級(jí)。第一類(lèi)型的過(guò)程：用于制造具有可變線(xiàn)寬的w(x,y)的光柵。

現(xiàn)在將描述用于制造具有可變線(xiàn)寬的w(x,y)的光柵的第一類(lèi)型的微制造過(guò)程。

圖3是第一微制造系統(tǒng)3的組件的示例性操說(shuō)明。微制造系統(tǒng)3可以用在用于制造基板5上的微結(jié)構(gòu)的微制造過(guò)程中。系統(tǒng)3包括基板支架42和包含流體(液體)46的液體容器44?；逯Ъ苤位?。流體46是用于圖案化基板5，并且在下述示例中是用于選擇性地從表面S’的至少一部分中移除材料，所述材料可以是基板本身的基板材料或被沉積在表面S’上的一些其它材料，所述其它材料未示出在圖3中但在適用時(shí)被示出在后面的附圖中。這種性質(zhì)的其它材料在此被稱(chēng)為在S’上的“外來(lái)沉積物”。

基板5被支架42支撐，并且支架42和容器44以下述方式被安排：當(dāng)被支撐時(shí)允許基板5以垂直速度v降低進(jìn)入流體44和/或從流體44中上升出來(lái)，由此在微制造過(guò)程的沉浸步驟中將基板5沉浸入流體44和/或?qū)⒒?從流體44中移出。在任一情形中，基板5在流體46中的沉浸深度D(t)是如所示隨時(shí)間t變化的，其中是D(t)的變化率。沉浸深度D(t)在圖3中被示為在基板5離支架42的遠(yuǎn)端和流體46的表面之間的距離，但可以被定義為傳達(dá)基板5當(dāng)前被沉浸入進(jìn)行圖案化的液體42中的當(dāng)前程度的任何距離度量。當(dāng)基板被沉浸入液體5時(shí)，所述液體通過(guò)與基板或與基板上的外來(lái)沉積物起反應(yīng)以依據(jù)流體46的性質(zhì)要么從表面S’中移除材料要么在表面S’上沉積材料來(lái)圖案化基板。被移除的材料可以是基板自身的基板材料或沉積在基板上的外來(lái)材料。

在沉浸步驟之前，基板5具有在基板表面S’的至少一部分上的初始(當(dāng)前)表面調(diào)制。這些表面調(diào)制在表面部分上展現(xiàn)出基本上均勻的調(diào)制寬度，即其在該表面部分上的所有點(diǎn)(x,y)處基本上都相同。該調(diào)制寬度是源自這些當(dāng)前調(diào)制的表面突出的特性寬度(例如基本寬度)，其可以通過(guò)突出沉積在S’上的外來(lái)材料和/或通過(guò)突出基板自身上的基板材料來(lái)形成。這些表面調(diào)制構(gòu)成了當(dāng)前衍射光柵圖案，所述圖案在表面部分上展現(xiàn)出基本上均勻的光柵線(xiàn)的線(xiàn)寬(即其在該表面部分上的所有xy-位置處基本上都相同)。

在表面S’上的某一點(diǎn)(x,y)保持沉浸在液體46中的時(shí)間總量被稱(chēng)為該點(diǎn)的沉浸時(shí)間。當(dāng)該點(diǎn)被沉浸時(shí)，進(jìn)行圖案化的液體用于從該點(diǎn)處的任何表面突起上移除材料或?qū)⒉牧铣练e在該點(diǎn)處的任何表面突起上，并且這樣改變了該點(diǎn)處的調(diào)制寬度。在該點(diǎn)處被移除/沉積的材料的量取決于該點(diǎn)的沉浸時(shí)間。改變基板在進(jìn)行圖案化的流體46中的沉浸深度D(t)導(dǎo)致表面S’上的不同的點(diǎn)被沉浸在流體46中達(dá)不同的時(shí)間量，這樣，調(diào)制寬度在S’上的不同點(diǎn)處被改變不同的量。換句話(huà)說(shuō)，初始表面調(diào)制被改變?yōu)樾碌谋砻嬲{(diào)制，該新的表面調(diào)制展現(xiàn)出在S’上改變的空間變化的調(diào)制寬度w(x,y)，即作為xy-位置的函數(shù)而改變。這使得當(dāng)前衍射圖案被相應(yīng)地改變?yōu)樾碌难苌涔鈻艌D案，該圖案展現(xiàn)了在S’上的空間變化的光柵線(xiàn)的線(xiàn)寬，即在表面S’上作為xy-位置的函數(shù)而改變。

基板的沉浸/移除是漸進(jìn)的，其中基板5在流體46中的沉浸深度D(t)隨時(shí)間被漸進(jìn)地改變(即是慢的)。在此，“在沉浸深度中的漸進(jìn)改變”或類(lèi)似術(shù)語(yǔ)是指基板沉浸入進(jìn)行圖案化的液體(即蝕刻劑)中和/或從所述液體中沉浸出來(lái)對(duì)于所述液體在基板表面上的各點(diǎn)(所述點(diǎn)保持被沉浸在所述液體中更多時(shí)間)處的調(diào)制寬度上的效應(yīng)(例如蝕刻效應(yīng))可被測(cè)量地大于所述液體在該表面上的各點(diǎn)(所述點(diǎn)保持被沉浸在所述液體中達(dá)更少時(shí)間)處的調(diào)制寬度上的效應(yīng)來(lái)說(shuō)是足夠慢的。在上下文中特定移動(dòng)是否被認(rèn)為是漸進(jìn)的將取決于諸如液體的特性圖案化(蝕刻)速度之類(lèi)的因素。

在圖3的配置中，基板的移動(dòng)v是基本上線(xiàn)性的，即基板支架42是在基本上重力的方向中被向上或向下移動(dòng)的。

現(xiàn)在將參考圖4A-6D來(lái)描述在各種配置中使用微制造系統(tǒng)3的示例性微制造過(guò)程。具有熔融二氧化硅合成物的基板被用于這些示例中，然而這僅僅是示例性的基板材料并且所述技術(shù)可以被應(yīng)用于由不同材料制成的基板。應(yīng)該注意的是這些附圖不是要定標(biāo)，并且具體而言，各個(gè)表面調(diào)制的距離標(biāo)量被放得很大以幫助說(shuō)明。實(shí)際上，在線(xiàn)寬中的改變是漸進(jìn)的，這樣，在相鄰線(xiàn)之間的線(xiàn)寬中的差值難以目測(cè)到(但是所述效應(yīng)可以從光被衍射的方式中觀(guān)察到)。例如，示例性圖案可以具有500nm的周期，并在沿表面的1mm的距離中具有50nm的線(xiàn)寬改變。在1mm中存在2000條線(xiàn)，并且這樣，在該情況中的相鄰各線(xiàn)之間的線(xiàn)寬中的差值僅為0.025nm。

圖4A是在第一微制造過(guò)程的沉浸步驟期間的系統(tǒng)3的示例性說(shuō)明，該沉浸步驟是在其中第一基板5a被自身蝕刻的第一浸漬蝕刻過(guò)程。就是說(shuō)，在第一過(guò)程中第一類(lèi)型的進(jìn)行圖案化的液體被使用，該液體是第一蝕刻劑46a，其與基板5a自身起反應(yīng)以移除基板5a自身的基板材料。在該示例中，蝕刻劑4a與熔融二氧化硅起反應(yīng)，從熔融二氧化硅中合成了基板5a，但是這僅僅是一個(gè)示例，并且同樣類(lèi)型的過(guò)程可以被應(yīng)用于由不同材料制成的基板。

基板5a具有在基板表面S’的一部分11上的表面調(diào)制，其是通過(guò)在表面部分11中的槽和間隔區(qū)域所形成的表面部分11自身的表面調(diào)制。這些表面調(diào)制構(gòu)成了第一光柵圖案4’a，其被示為二元光柵圖案，但其可以是不同的光柵圖案(例如三角形)。

基板5a被支架42支撐，并在浸漬蝕刻期間被漸進(jìn)地下降進(jìn)入蝕刻劑46a。保護(hù)性掩模20a被選擇性地沉積在基板表面S’上以?xún)H僅暴露出表面部分11，并且其保護(hù)了表面S’的剩余部分(所述部分不旨在用于浸漬蝕刻)免受蝕刻劑46a的效應(yīng)，這樣僅表面部分11a被蝕刻?；?a的其它表面也可以類(lèi)似地被保護(hù)(在圖4A中未示出)。

圖4B示出在圖4A的沉浸步驟之前的基板5a的橫截面。在該點(diǎn)處，槽和填充區(qū)域構(gòu)成了基本上均勻的表面部分S’的初始表面調(diào)制，其中表面部分11中的各線(xiàn)具有彼此基本上相同的寬度w_{當(dāng)前}(w_current)，其是在基板5a沉浸之前的線(xiàn)寬。均勻的填充區(qū)域構(gòu)成初始的光柵圖案4’a(i)。可以例如使用已知的蝕刻技術(shù)，例如基板5a的離子束蝕刻，來(lái)形成初始表面調(diào)制。

圖4C示出在圖4A的沉浸步驟已經(jīng)被完成之后的基板5a的橫截面。在圖4C中，基板5a的左手側(cè)對(duì)應(yīng)于基板5a離支架42的遠(yuǎn)端，如圖4A所示，即基板的左端是首先被浸入到蝕刻劑46a中的且經(jīng)歷最長(zhǎng)沉浸時(shí)間的端。

蝕刻劑46a可以對(duì)暴露于該蝕刻劑的所有熔融二氧化硅表面起化學(xué)反應(yīng)。通過(guò)蝕刻劑46a的蝕刻基本上是各向同性的(即蝕刻速度在所有方向上是相同的)，這影響了填充區(qū)域，如圖4C所示(注意圖4C中的虛線(xiàn)用于說(shuō)明在蝕刻之前的填充區(qū)域的原始范圍)。對(duì)于每個(gè)填充區(qū)域，基板材料w2、w4的寬度分別從該填充區(qū)域的左手和右手側(cè)被移除；由w3所標(biāo)注的基板材料的量被從該區(qū)域的頂部移除，而材料w1的量被從左邊鄰近該區(qū)域的槽中移除。各量w1-w4取決于該區(qū)域被浸入在蝕刻劑46a的總時(shí)間，該總時(shí)間作為xy-位置的函數(shù)而改變。這樣，將可以理解w1-w4作為xy-位置的函數(shù)而改變，盡管并沒(méi)有明確地這樣標(biāo)注。對(duì)于在點(diǎn)(x,y)處的任意給定填充區(qū)域，可以進(jìn)行近似w1≈w2≈w3≈w4≈Δw(x,y)，其中Δw(x,y)由在該點(diǎn)(x,y)處的蝕刻的速度和沉浸的時(shí)間來(lái)確定。這樣，該填充區(qū)域的寬度可以被減少為約w_{當(dāng)前}-2*Δw(x,y)(w_current-2*Δw(x,y))。這樣，可以看出沉浸步驟的效應(yīng)是要將初始表面調(diào)制改變?yōu)樾碌谋砻嬲{(diào)制，所述新的表面調(diào)制展現(xiàn)出空間上變化的調(diào)制寬度w(x,y)≈w_{當(dāng)前}-2*Δw(x,y)(w(x,y)≈w_current-2*Δw(x,y))，該調(diào)制寬度在表面部分11上(即作為xy-位置的函數(shù))改變。因?yàn)槊總€(gè)填充區(qū)域的寬度被改變了稍許不同的量，這將初始光柵圖案4’a(i)改變?yōu)樾鹿鈻艌D案4’a(ii)，新光柵圖案展現(xiàn)出空間上變化的光柵線(xiàn)寬w(x,y)，該光柵線(xiàn)寬在表面部分11上(即作為xy-位置的函數(shù))改變，如圖4C所說(shuō)明的。

圖5A是在第二微制造過(guò)程的沉浸步驟期間的系統(tǒng)3的示例性說(shuō)明，該沉浸步驟是在其中沉積在第二基板5b上的外來(lái)材料20b(而非基板5b自身)被蝕刻的第二浸漬蝕刻過(guò)程。就是說(shuō)，在第二過(guò)程中第二類(lèi)型的進(jìn)行圖案化的液體被使用，該液體是第二蝕刻劑46b，其與該外來(lái)材料起反應(yīng)以移除該材料中的一些。在該示例中，外來(lái)材料是鉻(Cr)，但是這僅僅是一個(gè)示例，并且同樣類(lèi)型的過(guò)程可以被應(yīng)用于具有不同外來(lái)沉積(例如不同的金屬)的基板。

基板5b具有以被沉積在基板表面S’上的鉻線(xiàn)20b形式通過(guò)間歇鉻沉積所形成的表面調(diào)制。所述鉻線(xiàn)20b其自身被光致抗蝕劑21所覆蓋。鉻線(xiàn)形成局部膜，其將基板表面S’上的一些區(qū)域保持為暴露的但其它區(qū)域被覆蓋。這些表面調(diào)制構(gòu)成第二光柵圖案4’b。

基板5b被支架42支撐，并在浸漬蝕刻期間被漸進(jìn)地下降進(jìn)入蝕刻劑46b。

圖5B示出在圖5A的沉浸步驟之前的基板5b的橫截面。在該點(diǎn)處，鉻沉積20b構(gòu)成在表面S’上的初始的、基本上均勻的表面調(diào)制，其中各個(gè)鉻線(xiàn)具有彼此基本上相同的寬度w_{當(dāng)前}(w_current)，其是在基板5b沉浸之前的調(diào)制寬度。

初始表面調(diào)制可以使用已知的蝕刻技術(shù)來(lái)形成。例如，實(shí)現(xiàn)此項(xiàng)的一種方式涉及首先在掩模層中涂敷整個(gè)(或大部分)的表面S’，在本示例中這將是鉻層。隨后掩模層被光致抗蝕劑覆蓋。隨后使用傳統(tǒng)技術(shù)將期望的光柵圖案的二維圖像投影到光致抗蝕劑上。隨后，光致抗蝕劑被顯影以去除要么所暴露的部分要么非暴露的部分(取決于光致抗蝕劑的成分)，使得掩模層的選擇性部分可見(jiàn)(即僅暴露選擇性的部分)并且剩余的部分被剩余的光致抗蝕劑覆蓋。隨后可以傳統(tǒng)的蝕刻技術(shù)(例如反應(yīng)離子蝕刻(RIE)處理)來(lái)移除掩模層的未被覆蓋部分，所述蝕刻技術(shù)移除了掩模的未被覆蓋部分而不是被光致抗蝕劑覆蓋的部分，并且所述蝕刻技術(shù)基本上不影響基板本身。

所述鉻線(xiàn)構(gòu)成了初始衍射光柵圖案4’b(i)，所述圖案在表面S’上展現(xiàn)出基本上均勻的光柵線(xiàn)寬w_{當(dāng)前}(w_current)，即其在該表面S’上的所有點(diǎn)(x,y)處基本上都相同。

蝕刻劑46b與所有非保護(hù)(未經(jīng)光致抗蝕劑21保護(hù))的鉻表面起化學(xué)反應(yīng)。光致抗蝕劑21保護(hù)了鉻線(xiàn)的頂部，并且熔融二氧化硅(即基板5b本身)保護(hù)了鉻線(xiàn)的底部。這樣，在圖5A的沉浸步驟期間僅鉻線(xiàn)的側(cè)面被暴露給蝕刻劑4b。

圖5C示出在圖5A的沉浸步驟已經(jīng)被完成之后的基板5b的橫截面。在圖5C中，基板5b的左手側(cè)對(duì)應(yīng)于基板5b離支架42的遠(yuǎn)端，如圖5A所示，即基板的左端是首先被浸入到蝕刻劑46b中的且因而經(jīng)歷最長(zhǎng)沉浸時(shí)間的端。

從每個(gè)鉻線(xiàn)的側(cè)面上移除各自量的鉻。該量取決于該線(xiàn)被浸入在蝕刻劑46b中的總時(shí)間，該總時(shí)間作為xy-位置的函數(shù)而改變。這樣，將可以理解所述量作為xy-位置的函數(shù)而改變。這樣，可以看出沉浸步驟的效應(yīng)是要將初始表面調(diào)制改變?yōu)樾碌谋砻嬲{(diào)制，所述新的表面調(diào)制展現(xiàn)出空間上變化的調(diào)制寬度w(x,y)，該調(diào)制寬度在表面S’上(即作為xy-位置的函數(shù))改變。因?yàn)槊總€(gè)鉻線(xiàn)的寬度被改變了稍許不同的量，這將初始光柵圖案4’b(i)改變?yōu)樾鹿鈻艌D案4’b(ii)，新光柵圖案展現(xiàn)出空間上變化的光柵線(xiàn)寬w(x,y)，該光柵線(xiàn)寬在表面S’上(即作為xy-位置的函數(shù))改變，如圖5C所說(shuō)明的。

在圖5A的沉浸步驟完成之后，基板可以隨后經(jīng)歷進(jìn)一步的蝕刻過(guò)程，在其中剩余的鉻用作蝕刻掩模。這可以例如是基板5b的離子束蝕刻，在其中剩余的鉻保護(hù)了基板的被覆蓋區(qū)域(并且僅有那些區(qū)域)免受離子束的效應(yīng)，或者可以例如而是基板5b本身的進(jìn)一步的浸漬蝕刻，在其中鉻保護(hù)被覆蓋區(qū)域(并且僅有那些區(qū)域)免受液體蝕刻劑(其可以具有與圖4A的蝕刻劑4a相同的成分)的效應(yīng)，所述液體蝕刻劑與基板本身起反應(yīng)。以此方式，衍射圖案4’b(ii)可以被傳送給基板5b，如在圖5D中所示，其是在這樣的進(jìn)一步的蝕刻過(guò)程之后的基板5b的橫截面。

圖6A是在第三微制造過(guò)程的沉浸步驟期間的系統(tǒng)3的示例性說(shuō)明，該沉浸步驟是在其中沉積在第三基板5c上的其它外來(lái)材料(而非基板5c自身)被蝕刻的第三浸漬蝕刻過(guò)程。就是說(shuō)，在第三過(guò)程中第三類(lèi)型的進(jìn)行圖案化的液體被使用，該液體是第三蝕刻劑46c，其與該外來(lái)材料起反應(yīng)以移除該材料中的一些。在該示例中，外來(lái)材料是二氧化硅(SiO₂)，其與蝕刻劑4c起反應(yīng)，但是這僅僅是一個(gè)示例，并且同樣類(lèi)型的過(guò)程可以被應(yīng)用于具有不同外來(lái)沉積物的基板。

基板5c具有通過(guò)基板表面S’自身與沉積在經(jīng)調(diào)制的表面S’上的二氧化硅的層23的調(diào)制的組合形成的表面調(diào)制。這些表面調(diào)制構(gòu)成第三衍射圖案4’c。

基板5c被支架42支撐，并在浸漬蝕刻期間被漸進(jìn)地下降進(jìn)入蝕刻劑46c。

圖6B和6C示出在圖6A的沉浸步驟之前的在不同階段處的基板5c的各橫截面。

圖6B示出了在二氧化硅層23已經(jīng)被施加之前的基板5c。僅由表面S’自身的調(diào)制(具體由可例如使用已知蝕刻技術(shù)所創(chuàng)建的基本上均勻的槽和填充區(qū)域)形成了初步光柵圖案4’c(0)。

圖6C示出了在二氧化硅層23已經(jīng)被施加到經(jīng)調(diào)制的表面S’之后的基板5c。二氧化硅層是使用原子層沉積(ALD)被施加的基本上平坦的層。這通過(guò)放大填充區(qū)域而有效地增加了表面S’中的調(diào)制的填充因子。這有效地創(chuàng)建了表面調(diào)制，所述表面調(diào)制通過(guò)表面S’和沉積的二氧化硅中的調(diào)制的組合形成，其具有比單獨(dú)的表面S’中的調(diào)制的調(diào)制寬度更寬的調(diào)制寬度w_{當(dāng)前}(w_current)，如在圖6C中所示。經(jīng)組合的調(diào)制可以是基本上均勻的調(diào)制，在其中寬度w_{當(dāng)前}(w_current)在表面S’上是基本上恒定的，并且構(gòu)成了初始(即預(yù)蝕刻)衍射光柵圖案4’c(i)。

蝕刻劑46c與二氧化硅23沉積物起化學(xué)反應(yīng)，而非基板5c自身的熔融二氧化硅。圖6D示出在圖6A的沉浸步驟已經(jīng)被完成之后的基板5c的橫截面。在圖6C中，基板5c的左手側(cè)對(duì)應(yīng)于基板5c離支架42的遠(yuǎn)端，如圖6A所示，即基板的左端是首先被浸入到蝕刻劑46c中的且因而經(jīng)歷最長(zhǎng)沉浸時(shí)間的該端。

各個(gè)的量的二氧化硅23在每個(gè)被沉浸的點(diǎn)(x,y)處被移除。該量取決于該點(diǎn)被浸入在蝕刻劑46c中的總時(shí)間，該總時(shí)間作為xy-位置的函數(shù)而改變。這樣，將理解，每個(gè)經(jīng)放大的填充區(qū)域的寬度被減少達(dá)一個(gè)量，該量取決于該填充區(qū)域的xy-位置，其等于在該點(diǎn)處的填充因子的減少。這樣，可以看出沉浸步驟的效應(yīng)是要將初始表面調(diào)制改變?yōu)樾碌谋砻嬲{(diào)制，所述新的表面調(diào)制展現(xiàn)出空間上變化的調(diào)制寬度w(x,y)(或等價(jià)的空間上變化的經(jīng)調(diào)制的填充因子)，該調(diào)制寬度在表面S’上(即作為xy-位置的函數(shù))改變。因?yàn)槊總€(gè)經(jīng)放大的填充區(qū)域的寬度被改變了稍許不同的量，這將初始光柵圖案4’c(i)改變?yōu)樾鹿鈻艌D案4’c(ii)，新光柵圖案展現(xiàn)出空間上變化的光柵線(xiàn)寬w(x,y)，該光柵線(xiàn)寬在表面S’上(即作為xy-位置的函數(shù))改變，如圖6C所說(shuō)明的。

基板的沉浸深度的漸進(jìn)改變導(dǎo)致一種線(xiàn)寬分布圖，該分布圖相應(yīng)地漸進(jìn)改變(即在明顯大于光柵周期d的距離標(biāo)量上基本上是連續(xù)的-參見(jiàn)上述)。線(xiàn)寬w(x,y)在其上改變的標(biāo)量與光柵周期d相比是足夠大的(就是說(shuō)，在線(xiàn)寬w(x,y)中的空間變化在基板表面上是足夠漸進(jìn)的)，使得線(xiàn)寬w(x,y)可以被有效地認(rèn)為是xy-位置的基本上連續(xù)的數(shù)學(xué)函數(shù)，該xy-位置是在xy-平面的相關(guān)部分中的每個(gè)點(diǎn)(x,y)處被定義的。

如將會(huì)是顯而易見(jiàn)的，上述過(guò)程導(dǎo)致具有光柵線(xiàn)寬w(x,y)的新光柵圖案的創(chuàng)建，所述光柵線(xiàn)寬作為xy-位置的函數(shù)改變并且因而具有梯度(其中是xy-平面的梯度函數(shù))，所述梯度在至少一些xy-位置處是非零的。

在上述中，考慮的是改變沉浸深度D(t)的基本上線(xiàn)性的基板移動(dòng)。如將理解的，這導(dǎo)致具有與相對(duì)于表面S’的線(xiàn)性移動(dòng)的方向基本上對(duì)齊的梯度的光柵線(xiàn)寬分布圖w(x,y)。在替換微制造設(shè)備配置中，除了具有光柵線(xiàn)寬梯度的線(xiàn)性移動(dòng)之外，更加復(fù)雜的光柵分布圖可以通過(guò)引入基板5的旋轉(zhuǎn)移動(dòng)來(lái)創(chuàng)建，其方向可以在xy-平面中的不同的點(diǎn)處改變。

應(yīng)該注意的是上述的沉浸方法不改變它們所要施加到的圖案的光柵周期d。對(duì)于一些光柵圖案，在表面的任意處該周期基本上是恒定的(在此情況下它在沉浸之后保持恒定)；在其它情況下，周期d并不是恒定地開(kāi)始(并且通過(guò)沉浸再次未改變)。

在圖4A-6D的上述示例中，基板被漸進(jìn)地沉浸入進(jìn)行圖案化的液體中，但是將理解類(lèi)似的效應(yīng)可以通過(guò)替換地或另外地漸進(jìn)地將基板從其已經(jīng)被浸入其中的進(jìn)行圖案化的液體中提升出來(lái)實(shí)現(xiàn)。

而且，在上述中蝕刻劑形式的進(jìn)行圖案化的液體被用于移除材料以改變光柵圖案的調(diào)制寬度，替換地，可以使用沉積物形式的進(jìn)行圖案化的液體作為替代，該沉積物通過(guò)在表面部分上沉積材料來(lái)改變調(diào)制寬度，具體而言通過(guò)在從在該表面上的調(diào)制中得到的表面突起上沉積材料來(lái)增加那些突起的寬度來(lái)改變調(diào)制寬度。

圖5是合并了微制造系統(tǒng)3的第二微制造設(shè)備50的框圖。所述系統(tǒng)包括具有被配置成接收期望的光柵分布信息54的輸入的控制器52，所述信息定義了期望的光柵分布圖，即其定義了光柵線(xiàn)寬w(x,y)要作為表面上的位置(x,y)的函數(shù)而(連續(xù)地)改變的方式。控制器被連接到驅(qū)動(dòng)機(jī)制56。驅(qū)動(dòng)機(jī)制56以允許其影響基板支架的受控移動(dòng)以控制所支撐的基板5的沉浸程度的方式被機(jī)械地耦合到支架42，具體而言為垂直、線(xiàn)性移動(dòng)并且可能在適用時(shí)是旋轉(zhuǎn)移動(dòng)。這樣，驅(qū)動(dòng)機(jī)制38可以受控來(lái)影響基板浸入進(jìn)行圖案化的液體46和/或從進(jìn)行圖案化的液體46中移出基板的期望漸進(jìn)沉浸。

控制器52將期望的光柵分布信息54轉(zhuǎn)換成控制信號(hào)，該控制信號(hào)在微制造過(guò)程期間被輸出給驅(qū)動(dòng)機(jī)制，使得驅(qū)動(dòng)機(jī)制36移動(dòng)支架以上述方式實(shí)現(xiàn)期望的分布。驅(qū)動(dòng)機(jī)制56包括一個(gè)或多個(gè)電機(jī)，所述電機(jī)被機(jī)械耦合到支架以實(shí)現(xiàn)期望的移動(dòng)。

控制器52可以被實(shí)現(xiàn)為在合適的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上執(zhí)行的代碼，并且期望的分布信息54可以被保持在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)中作為當(dāng)被執(zhí)行時(shí)可訪(fǎng)問(wèn)該代碼的數(shù)據(jù)。

第二類(lèi)型的過(guò)程：用于制造具有可變深度和傾斜h(x,y)，α(x,y)的光柵。

現(xiàn)在將描述用于制造具有可變深度h(x,y)和/或傾斜α(x,y)的光柵的第二類(lèi)型的微制造過(guò)程。

為了實(shí)現(xiàn)高衍射效率，可以使用傾斜的光柵。合適的圖案可以通過(guò)離子束蝕刻(IBE)的幫助在石英和硅模板上被制造(以供傳送到光學(xué)組件)。然而，本技術(shù)不限于這些材料。

使用標(biāo)準(zhǔn)商業(yè)IBE系統(tǒng)，是不可能創(chuàng)建具有可變的深度h和/或可變的傾斜角α的光柵區(qū)域。然而，這兩種類(lèi)型的改變可以是理想的以?xún)?yōu)化SRG光導(dǎo)的性能。更具體而言，微和納制造僅僅提供了實(shí)現(xiàn)具有連續(xù)變化的深度或厚度分布(如果曾經(jīng)有過(guò))的結(jié)構(gòu)的可能性。所述改變通常是逐步的，這可以破壞應(yīng)用的性能。這在例如基于SRG光導(dǎo)的顯示器的情況中是真實(shí)的。

相反，在下述中，考慮了可以實(shí)現(xiàn)恒定變化蝕刻分布，即隨位置改變的深度h和/或傾斜角α，的定制光閘(shutter)機(jī)制。光閘機(jī)制被置于IBE工具的離子源(例如離子槍)和被配置為支撐要被圖案化的基板的基板支架之間?；蹇梢岳缡且ㄟ^(guò)SRG被圖案化的石英基板以創(chuàng)建期望的光學(xué)組件，或用于(例如從聚合物)模制光學(xué)組件的硅樹(shù)脂模板。

圖8A是從側(cè)面示出第二微制造系統(tǒng)的組件的示例性說(shuō)明，所述第二微制造系統(tǒng)形成了微制造工具的用于在微制造過(guò)程中在基板(樣本)5上制造微結(jié)構(gòu)的部分。第二系統(tǒng)1包括離子槍6形式的離子源、基板支架(樣本支架)14，其支撐基板5以及光閘機(jī)制10形式的分隔系統(tǒng)。

通過(guò)與基板的其觸碰的部分進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)、物理移走那些部分或這兩者的組合中的任一方式，離子槍6可以被激活以生成用于蝕刻基板的離子束8。離子可以例如是一種按需與石英或硅樹(shù)脂(或其它合適的材料)進(jìn)行反應(yīng)的類(lèi)型，并且合適的束成分對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的。

光閘機(jī)制被置于基板支架14和離子源6之間并被配置成提供孔16。離子槍6在孔16的前面，并且被安排以便束8被朝著孔16定向并包圍孔16。基板5在孔之后被支撐，這樣，基板5的外表面S’的區(qū)域是通過(guò)孔可見(jiàn)的，該可見(jiàn)的區(qū)域具有基本上與孔相同的大小(即面積)。光閘機(jī)制10包括不與離子進(jìn)行反應(yīng)或僅與離子最低限度進(jìn)行反應(yīng)的材料。這樣，光閘機(jī)制10抑制了除通過(guò)孔之外的束8的通路，這樣，所述基板被暴露給所述束的僅僅通過(guò)了所述孔的那些部分(即被暴露給那些束粒子)。以此方式，束8的離子僅與表面S’的通過(guò)孔16可見(jiàn)的區(qū)域交互，而表面S’的剩余部分則被遮擋以屏蔽束8。所述工具可以被包含在一個(gè)處理室(未示出)中以將其基本上與周?chē)h(huán)境隔離開(kāi)來(lái)。

束8被基本上校準(zhǔn)以實(shí)現(xiàn)各向異性的(即方向上的)蝕刻，如下更加詳細(xì)討論的。所述校準(zhǔn)可以例如通過(guò)在離子源6內(nèi)部的光柵中引起合適的電勢(shì)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

在離子源6和基板支架14之間的傾斜角θ(稱(chēng)作“束入射角”)也可以被改變以創(chuàng)建變化的傾斜角。基板支架14和光閘機(jī)制10可以?xún)烧叨枷鄬?duì)于離子槍6傾斜以改變表面S’的法線(xiàn)(標(biāo)記為方向z)和離子束8的方向之間的傾斜角θ，這樣，光閘相對(duì)于束8與基板支架傾斜。如所述，表面S’基本上位于在此被稱(chēng)為xy-平面的一個(gè)平面中；就是說(shuō)，所述xy-平面是相對(duì)于基板5的表面S’被定義的并可以被認(rèn)為是與表面S’傾斜，因?yàn)棣仁亲兓?。盡管在圖8A中僅僅示出了單個(gè)傾斜角θ(表示在頁(yè)面的平面中的角度變化)，所述設(shè)備還可以垂直于此地傾斜(就是說(shuō)如在查看附圖時(shí)頁(yè)面的進(jìn)/出)以提供表面S’相對(duì)于束8的任意期望取向。傾斜角θ還是束8的入射相對(duì)于表面S’的角度，即θ是束8偏離表面S’的法線(xiàn)的方向的量(在此稱(chēng)為“束入射角”)。

由光閘機(jī)制10所提供的孔16具有可編程的孔大小。光閘機(jī)制10還可以提供在蝕刻孔16的位置上的可編程控制，其中光閘機(jī)制10可以是可控制的以在xy-平面中在xy-平面的某些或所有方向上相對(duì)于支架14移動(dòng)孔?？?6(x,y)的移動(dòng)可以與基板支架14的移動(dòng)(x,y和旋轉(zhuǎn))同步以便在基板上的任意點(diǎn)處實(shí)現(xiàn)可變和連續(xù)變化的蝕刻深度。束8的寬度足以在其相對(duì)于離子槍6移動(dòng)和/或改變大小時(shí)保持孔16被包圍(就是說(shuō)具有足以在其相對(duì)于離子槍移動(dòng)和/或改變大小時(shí)保持孔16被包圍的束直徑/面積)。

基板支架14在xy-平面中在所述光閘之下的某些或所有方向上是可移動(dòng)的，而不移動(dòng)光閘，這使得大大減少離子槍6和整個(gè)工具的大小成為可能(因?yàn)槭?僅僅需要在相對(duì)于槍6的固定孔位置處包圍固定或最大孔的大小)。這可大大減少工具的整體成本。

光閘機(jī)制10可以從例如兩個(gè)單獨(dú)的光閘板對(duì)，即從總數(shù)為4個(gè)的光閘板中構(gòu)建。示例性的光閘機(jī)制10在圖8B中描述，其是工具的部件的平面圖，在xy-平面中提供了工具的橫截面圖。4個(gè)可控制的光閘板12a-12d被示出，其構(gòu)成了光閘機(jī)制10?？?6是通過(guò)板內(nèi)緣的交叉所定義的開(kāi)口區(qū)域。基板支架14可以在光閘10之下(即在板(pate)12之下)被看見(jiàn)。一對(duì)板12a、12b可以在xy-平面中的第一方向(被標(biāo)注為y方向)中移動(dòng)，—而第二對(duì)板12c、12d可以在xy-平面中的第二方向(被標(biāo)注為x方向)中移動(dòng)—該方向基本垂直于第一方向。每個(gè)板12可以個(gè)別地被移動(dòng)，例如使用耦合到板12的真空步進(jìn)電機(jī)(例如商業(yè)上可用的真空步進(jìn)電機(jī))以形成不同大小和形狀的不同的孔配置?；逯Ъ?5可以在xy-平面中單獨(dú)地被移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)。使用該構(gòu)造，蝕刻孔的形狀總是矩形的，但以其它方式其大小可被自由改變—包括在離子束蝕刻過(guò)程期間。

板12是由鉬或其它低濺射產(chǎn)生材料制成的；存在許多這樣的合適的材料，例如一些陶瓷制品。由于其易于制造性，鉬是適用的。板12的低濺射產(chǎn)生成分允許它們有效地抑制除了通過(guò)孔16之外的束8的通路。每個(gè)板12可以使用真空步進(jìn)電機(jī)被單獨(dú)地移動(dòng)。

如所示，光閘機(jī)制10被置于處理室中，以便板12在離子源6和基板支架14之間。光閘板12被定位得盡可能地靠近基板5的表面S’，以改善蝕刻精度，例如約1mm(或更少，取決于例如基板的承載機(jī)制)的間隔。在上限處，可以施加約5mm的最大間隔。以在不移動(dòng)光閘10的情況下允許基板支架14的獨(dú)立移動(dòng)(xy-平面移動(dòng)和旋轉(zhuǎn))的方式來(lái)完成將光閘機(jī)制10安裝到處理室中。然而，當(dāng)基板支架14相對(duì)于離子源6傾斜時(shí)，所述光閘隨著傾斜，如圖8A所示(基板支架和分隔系統(tǒng)由此彼此保持對(duì)齊)。如果蝕刻孔16在基板正在移動(dòng)時(shí)大致在室的中間，則離子源的直徑可以考慮到束的均勻性由表面S’的在微制造過(guò)程期間的任意給定時(shí)間處要被暴露的最大部分來(lái)定義(因?yàn)槠湓O(shè)定了最大所需的孔大小，并且束僅需要包圍該孔)。這與其中基板的大小(即表面S’的大小或至少S’的要被蝕刻的部分)規(guī)定了離子源的直徑的現(xiàn)有離子束蝕刻技術(shù)形成對(duì)比。因此，IBE工具的大小和成本可以根據(jù)本示教而被大大減少。

或者，光閘機(jī)制可以被安裝在樣本支架上，該樣本支架僅僅能相對(duì)于光閘旋轉(zhuǎn)(在xy-平面中無(wú)移動(dòng))。這允許光閘機(jī)制在標(biāo)準(zhǔn)、商業(yè)可用的IBE工具內(nèi)適配。這可以要求更大的離子源，因?yàn)樗鲭x子源必須覆蓋整個(gè)基板區(qū)域。在這種情形中，在孔和支架之間的相對(duì)xy-平面移動(dòng)是通過(guò)驅(qū)動(dòng)光閘(且不是支架)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

如所示，設(shè)備1可以被用在具有連續(xù)變化的深度和/或傾斜角的光柵區(qū)域的制造中。具有連續(xù)變化的深度和/或傾斜角的傾斜光柵可以通過(guò)這兩種上述的光閘配置來(lái)實(shí)現(xiàn)。

可以通過(guò)首先在鉻層或其它保護(hù)性掩模層(例如另一個(gè)金屬層)中涂敷整個(gè)(或大多數(shù))表面S’來(lái)在基板上制造光柵圖案。隨后掩模層被覆蓋在光致抗蝕劑中。隨后使用傳統(tǒng)的技術(shù)，期望的光柵圖案的二維圖像可以被投影到光致抗蝕劑上。隨后，光致抗蝕劑被顯影以去除要么所暴露的部分要么非暴露的部分(取決于光致抗蝕劑的成分)，使得掩模層的選擇性部分可見(jiàn)(即僅暴露選擇性的部分)并且剩余的部分被剩余的光致抗蝕劑覆蓋。隨后可以傳統(tǒng)的蝕刻技術(shù)(例如初始離子束蝕刻處理)來(lái)移除掩模層的未被覆蓋部分，所述蝕刻技術(shù)移除了掩模的未被覆蓋部分而不是被光致抗蝕劑覆蓋的部分，并且所述蝕刻技術(shù)基本上不影響基板本身。

掩模層材料可以被選擇以使得其抑制離子束8的離子的通過(guò)，即防止束8的影響的掩模材料被選擇，并且這樣其保護(hù)了表面S’的被掩模所覆蓋的任意區(qū)域在基板的離子束蝕刻期間免受束8的影響。以此方式，當(dāng)離子束8被定位朝向基板時(shí)，僅表面S’的未被掩模層覆蓋的那些部分與離子束8進(jìn)行反應(yīng)，其中離子束在那些部分中創(chuàng)建了表面S’中的突起(通過(guò)化學(xué)和/或物理地僅從所露出的部分中移走基板材料)。這樣，二維光柵圖像通過(guò)離子束被蝕刻入基板5以創(chuàng)建三維光柵結(jié)構(gòu)。因?yàn)殡x子束8基本上被校準(zhǔn)，所以所述蝕刻是各向異性的，從而導(dǎo)致具有基本上直邊的突起。

為了制造如在圖2A和2B中所示的類(lèi)型的衍射圖案，可以在基板S’上保留基本上一致的矩形的掩模(具有周期d和寬度w以及跨表面S’的在其上要制造圖案的部分的長(zhǎng)度，所述長(zhǎng)度可以是整個(gè)表面S’)，從而在表面S’上留下具有相同長(zhǎng)度和寬度d*(1-f)(其可以與線(xiàn)寬w相同或相似)的基本上一致的矩形的掩模。

或者，光致抗蝕劑層可以被直接施加到基板以及光致抗蝕劑的選擇性區(qū)域，使得光阻以與上述掩模類(lèi)似的方式起作用。然而，使用單獨(dú)的金屬掩模層可以便利于蝕刻的更好的選擇性。

可以在離子束蝕刻過(guò)程期間以可變速度或更加精確的(矢量)速度通過(guò)在xy-平面中移動(dòng)恒定大小的蝕刻孔或通過(guò)移動(dòng)在恒定大小的蝕刻孔之下的基板支架(或這兩者)來(lái)制造展現(xiàn)出連續(xù)深度梯度的光柵?；蛘?，孔的大小也可以同時(shí)被改變。

更一般而言，在(恒定或可變大小的)孔和基板之間的相對(duì)xy-運(yùn)動(dòng)可以被實(shí)現(xiàn)用于創(chuàng)建變化的深度的圖案。改變相對(duì)運(yùn)動(dòng)的速度引起改變的暴露時(shí)間τ(暴露條件的一個(gè)示例)，即其中在表面S’的至少一部分上的不同的點(diǎn)(x,y)經(jīng)歷不同的“局部化”的暴露時(shí)間τ(x,y)。當(dāng)相對(duì)的孔-基板運(yùn)動(dòng)更快(或更慢)時(shí)，點(diǎn)(x,y)保持暴露更少(或更多)時(shí)間—這樣，通過(guò)放慢(或加速)所述相對(duì)運(yùn)動(dòng)可以增加(或減少)暴露時(shí)間。當(dāng)所述相對(duì)運(yùn)動(dòng)正在進(jìn)行時(shí)，孔可以被認(rèn)為是在xy-平面中相對(duì)于表面S’移動(dòng)(不管哪個(gè)組件實(shí)際被驅(qū)動(dòng))。

所述速度是以時(shí)間為函數(shù)被連續(xù)(即平滑地)改變，其引起每個(gè)點(diǎn)(x,y)所經(jīng)歷的局部化的暴露時(shí)間τ(x,y)相應(yīng)地以xy-平面中的位置(xy-位置)為函數(shù)而平滑改變。這使得具有深度的結(jié)構(gòu)被創(chuàng)建為具有空間上變化的深度h(x,y)(其對(duì)應(yīng)于如圖2A-2C所示的“h”)，其以相應(yīng)的平滑方式以xy-位置為函數(shù)而改變，因?yàn)樵邳c(diǎn)(x,y)處的結(jié)構(gòu)的深度h(x,y)是通過(guò)局部化的暴露時(shí)間τ(x,y)來(lái)確定的，例如h(x,y)≈R*τ(x,y)，其中R是蝕刻速率，其可以是或可以不是大致恒定的。

速度的變化是漸進(jìn)的，這導(dǎo)致一種深度分布圖，該分布圖相應(yīng)地漸進(jìn)改變(即在明顯大于光柵周期d的距離標(biāo)量上基本上是連續(xù)的)。實(shí)際上，在槽深度h(x,y)中的改變幾乎是不可見(jiàn)的(但是所述效應(yīng)可以從光被衍射的方式中觀(guān)察到)。例如，說(shuō)明性的情況可以是蝕刻其深度可以在沿表面的10mm的距離中從300nm改變到150nm的光柵。

圖案的深度梯度可以被表示為其中是xy-平面的梯度函數(shù)。如將顯而易見(jiàn)的，當(dāng)孔的大小以上述方式被改變時(shí)，在表面S’上的至少一些點(diǎn)(x,y)處是非零值的并且作為在表面S’上的xy-位置的基本上連續(xù)的函數(shù)而改變。

展現(xiàn)出連續(xù)傾斜角梯度的光柵圖案可以通過(guò)實(shí)現(xiàn)在孔16和基板5之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，并同時(shí)改變離子源6和基板支架14之間的傾斜角來(lái)制造，這樣，表面S’的不同的區(qū)域經(jīng)歷了不同的傾斜角(即不同的束入射角)?？走\(yùn)動(dòng)和傾斜角是以連續(xù)(即平滑)的方式被改變以實(shí)現(xiàn)連續(xù)變化的傾斜角。例如，傾斜可以具有基本上恒定的角速度以實(shí)現(xiàn)基本上恒定的傾斜角梯度。

更一般而言，改變圖案傾斜可以通過(guò)實(shí)現(xiàn)在表面S’和束8之間(就是說(shuō)在光閘-支架系統(tǒng)10/14和離子源6之間)的相對(duì)傾斜運(yùn)動(dòng)來(lái)創(chuàng)建。改變相對(duì)傾斜引起改變束入射角θ(暴露條件的另一個(gè)示例)，即其中在表面S’的至少一部分上的不同的點(diǎn)(x,y)經(jīng)歷不同的“局部化”的束入射角θ(x,y)，其中θ(x,y)表示當(dāng)該點(diǎn)(x,y)被暴露時(shí)的束入射角。當(dāng)傾斜更大(或更小)時(shí)，束8以更高(或更低)的局部化的入射角θ(x,y)在被暴露的點(diǎn)(x,y)上入射。

所述束角度是以時(shí)間為函數(shù)被連續(xù)(即平滑地)改變，使得每個(gè)點(diǎn)(x,y)所經(jīng)歷的局部化的束角度θ(x,y)以位置(x,y)為函數(shù)而相應(yīng)地平滑改變。這使得結(jié)構(gòu)具有空間上變化的傾斜角α(x,y)(其對(duì)應(yīng)于如圖2A-2C中所示的“α”)，所述傾斜角以xy-位置為函數(shù)以相應(yīng)平滑的方式變化，因?yàn)閮A斜α(x,y)≈θ(x,y)。

傾斜θ中的改變是漸進(jìn)地，這導(dǎo)致相應(yīng)地漸進(jìn)改變的傾斜分布圖。與深度h(x,y)一樣，傾斜α(x,y)在其上改變的標(biāo)量與光柵周期d相比是足夠大的，α(x,y)可以被有效地認(rèn)為是xy-位置的基本上連續(xù)的數(shù)學(xué)函數(shù)，該α(x,y)是在xy-平面的相關(guān)部分中的每個(gè)點(diǎn)(x,y)處被定義的。例如，說(shuō)明性的情況將是制造具有可變傾斜角的光柵，該傾斜角在10mm的距離中可從20°改變到40°，即每mm 2°。

圖案的傾斜梯度可以被表示為如將顯而易見(jiàn)的，當(dāng)束入射角以上述方式被改變時(shí)，在表面S’上的至少一些點(diǎn)(x,y)處是非零值的并且作為在表面S’上的xy-位置的基本上連續(xù)的函數(shù)而改變。

在創(chuàng)建更加復(fù)雜的光柵分布期間，光閘板和/或基板支架可以被移動(dòng)，和/或傾斜可以被改變，從而展現(xiàn)出連續(xù)且獨(dú)立變化的深度h(x,y)和傾斜角α(x,y)。

例如，對(duì)于特定的經(jīng)制造的圖案，可以在一些或所有的點(diǎn)(x,y)處被定向在x方向中，這可以通過(guò)在制造期間以孔相對(duì)于S’的當(dāng)前的x位置(但不是y)的函數(shù)改變孔的速度來(lái)實(shí)現(xiàn)，并且可以被定向在y方向中，這可以通過(guò)在制造期間以孔相對(duì)于S’的y位置(但不是x)的函數(shù)改變傾斜角來(lái)實(shí)現(xiàn)。通常，和

的任意期望(和可能的空間上變化)的方向可以通過(guò)在制造期間以孔的相對(duì)于S’的xy-位置的函數(shù)相應(yīng)地控制暴露時(shí)間α(x,y)和傾斜角θ(x,y)來(lái)獨(dú)立地實(shí)現(xiàn)。

注意，對(duì)于一個(gè)點(diǎn)(x,y)僅在單個(gè)時(shí)間窗中被暴露沒(méi)有要求，例如孔可以在過(guò)程期間通過(guò)任意給定的點(diǎn)(x,y)多次—τ(x,y)表示在所述過(guò)程期間該點(diǎn)(x,y)跨一個(gè)或多個(gè)暴露窗口被暴露的總時(shí)間。

為了說(shuō)明作為某些實(shí)施例的基礎(chǔ)的一些原理，將參考圖9描述簡(jiǎn)化的示例。圖9是在微制造過(guò)程期間當(dāng)離子源6主動(dòng)產(chǎn)生基本上校準(zhǔn)的粒子束8時(shí)從側(cè)面看的設(shè)備1的示意性說(shuō)明。應(yīng)該注意的是該附圖不是要定標(biāo)，并且具體而言，各個(gè)表面調(diào)制的距離標(biāo)量被放得很大以幫助說(shuō)明。如所示，說(shuō)明性的情況將是制造具有在10mm的距離中從20°改變到40°(即每mm 2°)的可變傾斜角的光柵。在該相同的距離上，光柵深度可從300nm改變到150nm(但是這僅僅是說(shuō)明性示例)。

在圖9的示例中，基板支架14可以以速度v相對(duì)于光閘10移動(dòng)?；?被示出為具有沉積在表面S’上的鉻、光致抗蝕劑或其它合適的掩模膜形式的保護(hù)性掩模層20，其可選擇性地以上述方式覆蓋表面S’。在該示例中，基板支架向左以平滑地增加的速度v移動(dòng)，由此跨表面S’從左向右地以位置(x,y)的函數(shù)形式減少暴露時(shí)間。如所示，這引起離子束在表面S’的沒(méi)有被保護(hù)性層20保護(hù)的地方創(chuàng)建了槽，由于更加有限的暴露，其深度h(x,y)以位置(x,y)的函數(shù)的形式從左到右地減少。

類(lèi)似地，基板支架以均勻的角速度ω從初始傾斜角開(kāi)始增加，由此導(dǎo)致以位置(x,y)的函數(shù)的形式從左到右的相對(duì)于表面S’的更加顯著的束傾斜。在圖4的簡(jiǎn)化的示例中，初始傾斜角是大約0度，以便最初創(chuàng)建具有基本上垂直于S’的槽(如可以在左手側(cè)看見(jiàn)的)，但是這僅僅是一個(gè)示例，并且初始傾斜角可以是任意期望的角度。如所示，這引起離子束在表面S’中創(chuàng)建具有傾斜角α(x,y)的槽，由于在微制造過(guò)程期間相對(duì)于所述表面變化的束取向8，該傾斜角以位置(x,y)函數(shù)的形式從左到右增加。

使用上述技術(shù)制造的任意光柵可以具有任意期望的形狀(梯形、正弦等)，其具有例如通過(guò)在蝕刻基板時(shí)選擇合適比例的反應(yīng)和非反應(yīng)氣體(“蝕刻參數(shù)”)來(lái)設(shè)定的壁角γ。通過(guò)在孔/基板移動(dòng)時(shí)改變這些蝕刻參數(shù)，可以使得壁角γ在基板表面上如期望的那樣改變。通常，不期望其以與線(xiàn)寬相同的方式來(lái)漸進(jìn)變化，但是該可能性并不能被排除。

圖10是合并了第二微制造系統(tǒng)1的第二微制造設(shè)備30的框圖。所述系統(tǒng)包括具有被配置成接收期望的光柵分布信息34的輸入的控制器32，所述信息定義了期望的光柵分布圖，即其定義了光柵深度h(x,y)和/或傾斜角α(x,y)要作為表面上的位置(x,y)的函數(shù)而(連續(xù)地)改變的方式。所述控制器具有被連接以在微制造過(guò)程期間的開(kāi)始/結(jié)尾來(lái)激活/停用離子源6的第一輸出，在所述微制造過(guò)程中在基板上制造了具有期望的光柵分布的光柵圖案?？刂破鞅贿B接到微制造工具的驅(qū)動(dòng)機(jī)制36。驅(qū)動(dòng)機(jī)制36以下述方式被機(jī)械地耦合到光閘10和/或支架14：使得其實(shí)現(xiàn)基板支架14和/或光閘10的受控移動(dòng)。這樣，驅(qū)動(dòng)機(jī)制38可以受控來(lái)實(shí)現(xiàn)在微制造期間當(dāng)束是有效的時(shí)期望的xy-平面和/或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，如上詳述的。

控制器32將期望的光柵分布信息34轉(zhuǎn)換成控制信號(hào)，該控制信號(hào)在微制造過(guò)程期間被輸出給驅(qū)動(dòng)機(jī)制，使得驅(qū)動(dòng)機(jī)制36移動(dòng)和/或傾斜支架和/或光閘以便以上述方式實(shí)現(xiàn)期望的分布。驅(qū)動(dòng)機(jī)制36包括一個(gè)或多個(gè)電機(jī)，例如如上所述的真空步進(jìn)電機(jī)，所述電機(jī)被機(jī)械耦合到支架和/或光閘以實(shí)現(xiàn)期望的運(yùn)動(dòng)。

控制器32可以被實(shí)現(xiàn)為在合適的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上執(zhí)行的代碼，并且期望的分布信息34可以被保持在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)中作為當(dāng)被執(zhí)行時(shí)可訪(fǎng)問(wèn)該代碼的數(shù)據(jù)。

當(dāng)在上述中孔被移動(dòng)以提供跨基板表面的恒定變化的暴露時(shí)間時(shí)，其它類(lèi)型的相對(duì)孔-基板運(yùn)動(dòng)可以被用于例如通過(guò)改變孔的大小實(shí)現(xiàn)類(lèi)似效果。作為示例，當(dāng)板12d被連續(xù)地朝著圖8B的板12c移動(dòng)或離開(kāi)板12c移動(dòng)時(shí)，圖8B的板12c可以被保持在固定的位置處，由此在微制造過(guò)程期間在基板表面S’上的不同的點(diǎn)暴露給特定束達(dá)不同的時(shí)間量。而且，在上述中在基板表面上的不同的點(diǎn)通過(guò)改變暴露時(shí)間經(jīng)歷不同的束暴露水平時(shí)，替換地或另外地，所述束的強(qiáng)度(即粒子通量)可以被改變以實(shí)現(xiàn)類(lèi)似的效果。而且在上述中基板支架和分隔系統(tǒng)通過(guò)驅(qū)動(dòng)基板支架/分隔系統(tǒng)被相對(duì)于束傾斜時(shí)，替換地或另外地，離子源可以被耦合到驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)并由此移動(dòng)以實(shí)現(xiàn)期望的相對(duì)傾斜。而且，對(duì)于上述光閘構(gòu)造，蝕刻孔的形狀總是矩形的，但以其它方式其大小可以自由改變，其它可以提供任意期望的孔形狀和大小的孔的光閘構(gòu)造也是可能的。而且，在上述中光閘機(jī)制被用于提供可控大小的孔，例如在圖8B中所示，分隔系統(tǒng)可以被安排以提供固定大小的孔，在該孔下基板支架被移動(dòng)和/或其在支架上被移動(dòng)。組合過(guò)程。

如將顯而易見(jiàn)的，上述過(guò)程可以被組合以便制造具有可變線(xiàn)寬w(x,y)和可變傾斜α(x,y)和/或可變深度h(x,y)的光柵。

例如，第二類(lèi)型的過(guò)程的離子束蝕刻技術(shù)可以被用于在基板上制造初始光柵，該光柵展現(xiàn)出變化的深度h(x,y)和/或傾斜角α(x,y)，其隨后可經(jīng)受圖4A-4C或6A-6C(第一類(lèi)型的過(guò)程)的蝕刻技術(shù)以改變?cè)摴鈻诺木€(xiàn)寬。

作為另一個(gè)示例，圖 5A-5D(第一類(lèi)型的過(guò)程)的技術(shù)可以首先被用于創(chuàng)建具有變化線(xiàn)寬的鉻膜(或其它保護(hù)性膜)，隨后其可以在第二類(lèi)型的過(guò)程中用作蝕刻掩模，這樣，除了鉻掩模固有的可變線(xiàn)寬之外具有可變傾斜和/或深度的圖案被從掩模轉(zhuǎn)移到基板。

在圖11A中示出了可以使用在此討論的過(guò)程制造的第一示例性光學(xué)組件的外表面S1的一部分的平面圖。圖11A中可見(jiàn)的表面部分具有由該部分的表面調(diào)制所形成的衍射光柵，所述表面調(diào)制是在外表面的至少一部分中的一系列槽，所述槽基本上彼此平行且基本上長(zhǎng)于它們的寬度。就是說(shuō)，這樣的相鄰的線(xiàn)被一距離分開(kāi)，所述距離在那些線(xiàn)的整個(gè)長(zhǎng)度上改變一個(gè)比光柵周期顯著更少的量(例如更低的量級(jí))，并且其長(zhǎng)度比光柵周期顯著更大(例如更高的量級(jí))。實(shí)踐中槽長(zhǎng)度可以是毫米或更多的量級(jí)。所述線(xiàn)可以是或可以不是直的(就是說(shuō)可以如期望地例如通過(guò)在制造期間選擇合適的平板印刷圖像以轉(zhuǎn)移到光柵就可制造具有曲線(xiàn)和直線(xiàn)這兩者的光柵)。

圖11A的衍射光柵在表面部分上的每個(gè)點(diǎn)(x,y)處展現(xiàn)了至少第一槽特性c1(x,y)和與第一槽特性c1(x,y)不同且獨(dú)立于第一槽特性c1(x,y)的第二槽特性c2(x,y)，這兩種特性都影響了了在其中衍射光柵上的光入射在該點(diǎn)處被衍射的方式。特性c1可以是下述項(xiàng)之一，而c2是下述項(xiàng)中的不同的一項(xiàng)：光柵深度h(x,y)(即在該點(diǎn)處的槽的深度)、光柵傾斜α(x,y)(即在該點(diǎn)處的槽的傾斜)或光柵線(xiàn)寬w(x,y)(即在該點(diǎn)處的槽之間的填充區(qū)域的大小)。

第一和第二槽特性c1(x,y),c2(x,y)在表面部分上漸進(jìn)變化，以便漸進(jìn)地改變?nèi)肷涔庠诒砻娌糠稚系牟煌狞c(diǎn)處被衍射的方式，并且以各自的(矢量)梯度

(其中是xy-平面中的梯度函數(shù))來(lái)這樣進(jìn)行，所述梯度具有彼此獨(dú)立的方向(因?yàn)樵谥圃炱陂g可以獨(dú)立地選擇這些方向)，并且在表面部分上的至少一些點(diǎn)處是在彼此不同的方向中。這在圖11A中的示例點(diǎn)(x1,y1)、(x2,y2)以及(x3,y3)處被示出，其將在那些點(diǎn)處的梯度示作矢量箭頭，其方向在那些點(diǎn)處各自相差角度φ₁(x1,y1)、φ₂(x2,y2)和φ₃(x3,y3)。更多的特性可以以類(lèi)似的方式在表面部分上改變。

圖11B示出第二示例性光學(xué)組件表面S2的一部分的平面圖，所述第二示例性光學(xué)組件表面也可以根據(jù)當(dāng)前所公開(kāi)的技術(shù)被制造出。在此，光柵已經(jīng)被制造成具有第一和第二光柵特性c1(x,y)、c2(x,y)，其分別以第一梯度和第二梯度改變。第一和第二梯度的方向分別在第一和第二方向中，所述第一和第二方向在該部分上基本不變，即那些方向在該部分上的每個(gè)點(diǎn)(x,y)處基本相同，所述點(diǎn)包括在圖11B示出的示例性點(diǎn)(x1,y1)、(x2,y2)和(x3,y3)。而且，所述第一和第二方向彼此不同，具有在圖11B中被示為φ的角度間隔，該角度間隔在表面部分上的每個(gè)點(diǎn)(x,y)處基本上相同。所述方向可以或可以不基本垂直于彼此。更多的特性可以以類(lèi)似的方式在表面部分上改變。

在上述這兩個(gè)示例中，不同的光柵特性具有其方向基本上(在圖11A的光柵的情況中在至少一些點(diǎn)處，而在圖11B的光柵的情況中則在基本上整個(gè)表面部分上)相差期望角度的光柵。在光柵方向僅僅展現(xiàn)出小的、非期望的差異量，例如源自非期望的制造不精確性或不嚴(yán)密性的小的、非期望的變化和/或受限于類(lèi)似標(biāo)量的其它變化，那些方向不被認(rèn)為是彼此不同的。例如，本技術(shù)允許光柵被制造為具有各特性(例如傾斜、深度和線(xiàn)寬)，其梯度在表面部分上的至少一些點(diǎn)處至少相差β≈1度(量級(jí))—對(duì)于圖11A的光柵，在表面部分上的至少一些(x,y)處為φ(x,y)>β；對(duì)于圖11B，φ>β。如果需要，所述差值可以可以更大，例如β≈5度、10度、20度、90度或任意值直至180度。如上所述，在此所述的制造技術(shù)允許光柵被制造為具有空間上變化的光柵特性，所述特性在相鄰的光柵線(xiàn)之間改變了各個(gè)量，所述量與光柵本身的特性標(biāo)量(例如光柵周期d)相比足夠小—就是說(shuō)，其足夠漸進(jìn)地改變—它們可以被有效地認(rèn)為是在xy-平面的相關(guān)部分中的xy-位置的連續(xù)數(shù)學(xué)函數(shù)，具有良好定義的、基本上連續(xù)的矢量梯度(如果所述梯度在數(shù)量和/或方向中改變，其也如xy-位置的基本上連續(xù)的數(shù)學(xué)函數(shù)那樣進(jìn)行)。這與在光柵特性中的步進(jìn)改變而言相反，在步進(jìn)改變中光柵特性基本上如步進(jìn)函數(shù)那樣改變。如所示，在下述權(quán)利要求中對(duì)“點(diǎn)”和“梯度”(或類(lèi)似物)的參考將相應(yīng)以頭腦中的該視角來(lái)解釋。

附圖11A和11B的光柵分布是示例性的，并且具有獨(dú)立變化的光柵特性的許多不同類(lèi)型的期望光柵可以使用任意上述過(guò)程或其組合來(lái)制造，如對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員在查閱在此呈現(xiàn)的示教時(shí)顯而易見(jiàn)的。

使用所述技術(shù)制造的任意光柵可以具有常見(jiàn)的梯形形狀(包括但不局限于二元或三角形狀)，具有例如通過(guò)在蝕刻基板本身時(shí)的第二類(lèi)型的過(guò)程中選擇合適比例的反應(yīng)和非反應(yīng)氣體(蝕刻參數(shù))來(lái)設(shè)定的壁角γ。通過(guò)在第二類(lèi)型的過(guò)程期間在孔/基板移動(dòng)時(shí)改變這些蝕刻參數(shù)，可以使得壁角γ在基板表面上如期望地那樣改變。通常，不期望其以與線(xiàn)寬、傾斜和深度相同的方式來(lái)漸進(jìn)變化，但是該可能性并不能被排除。通過(guò)對(duì)保護(hù)性掩模進(jìn)行合適的修改可以實(shí)現(xiàn)蝕刻除梯形之外的形狀(例如正弦)。

應(yīng)該注意的是，出于壁角(參數(shù))和蝕刻掩模被磨損的程度的原因，線(xiàn)寬可以在基板自身的離子束蝕刻過(guò)程(即在第二類(lèi)型的過(guò)程中)中被稍許改變。然而，當(dāng)浸漬蝕刻光柵線(xiàn)(在第一類(lèi)型的過(guò)程中)時(shí)可以考慮該變化的線(xiàn)寬，并且這樣，相關(guān)的特性還可以是獨(dú)立的。

在上述考慮基本上軟件實(shí)現(xiàn)的控制器32、52時(shí)，控制器的功能可以使用軟件、固件、硬件(例如，固定邏輯電路)、或這些實(shí)現(xiàn)的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。此處使用的術(shù)語(yǔ)“模塊”、“功能”、“組件”和“邏輯”(在適用時(shí))一般表示軟件、固件、硬件或其組合。在軟件實(shí)現(xiàn)的情況下，模塊、功能或邏輯表示當(dāng)在處理器(例如，一個(gè)或多個(gè)CPU)上執(zhí)行時(shí)執(zhí)行指定任務(wù)的程序代碼。程序代碼可被儲(chǔ)存在一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器設(shè)備中。下面所描述的技術(shù)的特征是平臺(tái)無(wú)關(guān)的，意味著所述技術(shù)可以在具有各種處理器的各種商用計(jì)算平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)。

例如，設(shè)備(例如30、50)還可包括使得設(shè)備的計(jì)算機(jī)的硬件執(zhí)行操作(例如處理器功能框)等等的實(shí)體(例如軟件)。例如，計(jì)算機(jī)可包括計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其可被配置用于維護(hù)使得計(jì)算機(jī)(且尤其是計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)和相關(guān)聯(lián)的硬件)執(zhí)行操作的指令。因此，這些指令用于配置操作系統(tǒng)和相關(guān)聯(lián)的硬件來(lái)執(zhí)行這些操作，并以此方式致使操作系統(tǒng)和相關(guān)聯(lián)的硬件變換以執(zhí)行各功能。可由計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)通過(guò)各種不同配置將指令提供給計(jì)算機(jī)。

一種這樣的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)配置是信號(hào)承載介質(zhì)，并因此被配置來(lái)將指令(例如，作為載波)，例如通過(guò)網(wǎng)絡(luò)，傳送到計(jì)算設(shè)備。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)還可被配置為計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)并且因而不是信號(hào)承載介質(zhì)。計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)的示例包括隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、光板、閃存、硬板存儲(chǔ)器、和其他可使用磁、光以及用于存儲(chǔ)指令和其他數(shù)據(jù)的其他技術(shù)的存儲(chǔ)器設(shè)備。

盡管用結(jié)構(gòu)特征和/或方法動(dòng)作專(zhuān)用的語(yǔ)言描述了本主題，但可以理解，所附權(quán)利要求書(shū)中定義的主題不必限于上述具體特征或動(dòng)作。更確切而言，上述具體特征和動(dòng)作是作為實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求的示例形式公開(kāi)的。