KR-20260062091-A - 증강 현실 적용예를 위한 표면 릴리프 격자 성능 및 비용 향상

Abstract

본 개시물의 양태는 격자 결합기를 제조하기 위한 방법을 제공한다. 예를 들어, 방법은, 기판을 제공하는 단계; 기판 위에 복수의 격자 요소 및 감광성 재료를 형성하는 단계; 및 가변 강도의 화학방사선을 투영하여 감광성 재료의 상이한 영역을 노광함으로써, 감광성 재료가 용해도 변화 작용제를 생성하도록 하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은, 용해도 변화 작용제를 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다. 가변 강도의 화학방사선은, 격자 요소 사이의 홈의 깊이에 해당할 수 있다.

Inventors

• 번스 라이언
• 카르카시 마이클
• 브란트 로버트

Assignees

• 도쿄엘렉트론가부시키가이샤

Dates

Publication Date

20260506

Application Date

20240909

Priority Date

20230927

Claims (19)

1. 광도파관으로서, 도파관 기판; 상기 도파관 기판 내의 내부 전반사(TIR) 경로를 따라 전파되도록 광을 결합시키도록 구성된 입력 격자 결합기; 및 상기 도파관 기판 내에서 전파되는 상기 광을 확장시키도록 구성된 확장 격자 결합기를 포함하며, 상기 입력 격자 결합기 및 상기 확장 격자 결합기 중 적어도 하나는, 하나 이상의 가변 인덱스 격자 요소를 포함하는, 광도파관.
2. 제1항에 있어서, 상기 가변 인덱스 격자 요소는, 상기 도파관 기판의 표면 상에 수직으로 형성되는, 도파관.
3. 제2항에 있어서, 각각의 상기 가변 인덱스 격자 요소는, 상기 도파관 기판의 상기 표면을 향해 선형적으로 감소되는 가변 인덱스를 갖는, 도파관.
4. 제2항에 있어서, 각각의 상기 가변 인덱스 격자 요소는, 상기 도파관 기판의 상기 표면을 향해 단계적으로 감소되는 가변 인덱스를 갖는, 도파관.
5. 제1항에 있어서, 상기 가변 인덱스 격자 요소는 일정한 피치 구조물로 형성되는, 도파관.
6. 방법으로서, 이하의 단계로서, (a) 기판을 제공하는 단계; (b) 상기 기판 위에 복수의 격자 요소 및 감광성 재료를 형성하는 단계; (c) 가변 강도의 화학방사선을 투영하여 상기 감광성 재료의 상이한 영역을 노광함으로써, 상기 감광성 재료가 용해도 변화 작용제를 생성하도록 하는 단계; 및 (d) 화학방사선을 투영함으로 인해 용해도 변화를 받은 상기 감광성 재료의 부분을 제거하는 단계를 포함하며, 가변 강도의 상기 화학방사선은, 상기 격자 요소 사이의 홈의 깊이에 해당하는, 방법.
7. 제6항에 있어서, (b) 내지 (d) 단계는, 상기 기판 상에 상기 격자 요소를 형성하는 단계; 상기 격자 요소 사이의 상기 홈을 충전하도록 상기 기판 상에 현상 가능 재료를 형성하는 단계로서, 상기 현상 가능 재료는, 용해도 변화 작용제의 존재에 반응하여 변화되는 용해도를 갖는, 단계; 상기 격자 요소 사이의 상기 홈 내에 충전된 상기 현상 가능 재료를 커버하도록 상기 감광성 재료를 형성하는 단계로서, 상기 감광성 재료는, 가변 강도의 상기 화학방사선의 노광에 반응하여 상기 용해도 변화 작용제를 생성하는, 단계; 가변 강도의 상기 화학방사선을 투영하여 상기 감광성 재료의 상이한 영역을 노광함으로써, 상기 감광성 재료가 상기 용해도 변화 작용제를 생성하도록 하는 단계로서, 상기 용해도 변화 작용제의 상이한 영역은, 상기 감광성 재료의 상기 상이한 영역 상에 투영되는 가변 강도의 상기 화학방사선에 해당하는 가변 농도를 갖는, 단계; 상기 용해도 변화 작용제가 상기 현상 가능 재료의 상부 부분의 용해도를 변화시키도록, 상기 용해도 변화 작용제의 상기 상이한 영역이 가변 확산 깊이로 상기 현상 가능 재료의 해당 하부 영역 내로 확산되도록 하는 단계로서, 상기 가변 확산 깊이는, 상기 용해도 변화 작용제의 상기 상이한 영역의 상기 가변 농도에 해당하는, 단계; 및 상기 현상 가능 재료의 상기 상부 부분 및 상기 용해도 변화 작용제를 제거하는 단계를 포함하며, 가변 강도의 상기 화학방사선은, 상기 격자 요소 사이의 상기 홈 내에 남아 있는 상기 현상 가능 재료의 높이에 해당하는, 방법.
8. 제7항에 있어서, 상기 용해도 변화 작용제의 상기 상이한 영역은, 열을 가함으로써 상기 현상 가능 재료의 상기 해당 하부 영역 내로 확산되도록 되는, 방법.
9. 제7항에 있어서, 상기 격자 요소는 동일한 높이인, 방법.
10. 제6항에 있어서, (b) 내지 (d) 단계는, 상기 격자 요소로서 형성될 굴절 막을 상기 기판 상에 증착하는 단계; 상기 굴절 막 상에 복수의 더미 격자 요소를 형성하는 단계로서, 상기 더미 격자 요소는 상기 격자 요소의 폭에 해당하는, 단계; 상기 더미 격자 요소 사이의 홈을 충전하도록 상기 감광성 재료를 형성하는 단계; 가변 강도의 상기 화학방사선을 투영함으로써, 상기 감광성 재료가 용해도 변화 작용제를 생성하도록 하는 단계로서, 상기 용해도 변화 작용제의 상이한 영역은, 상기 감광성 재료의 상기 상이한 영역 상에 투영되는 가변 강도의 상기 화학방사선에 해당하는 가변 농도를 갖는, 단계; 상기 화학방사선을 투영함으로 인해 용해도 변화를 받은 상기 감광성 재료의 부분을 제거하는 단계로서, 남아 있는 상기 감광성 재료의 잔여 부분은 상기 홈 내에 충전되는, 단계; 상기 홈 내에 충전된 상기 감광성 재료의 상기 잔여 부분의 아래에 형성된 상기 굴절 막의 일부분 및 상기 감광성 재료의 상기 잔여 부분을 제거하는 단계; 및 상기 더미 격자 요소를 제거하는 단계를 포함하는, 방법.
11. 제6항에 있어서, (b) 내지 (d) 단계는, 상기 격자 요소로서 형성될 굴절 막을 상기 기판 상에 형성하는 단계; 상기 굴절 막 상에 상기 감광성 재료를 형성하는 단계; 가변 강도의 상기 화학방사선을 투영하여 상기 감광성 재료의 상이한 영역을 노광함으로써, 상기 감광성 재료가 용해도 변화 작용제를 생성하도록 하는 단계로서, 상기 용해도 변화 작용제의 상이한 영역은, 상기 감광성 재료의 상기 상이한 영역 상에 투영되는 가변 강도의 상기 화학방사선에 해당하는 가변 농도를 갖는, 단계; 상기 화학방사선을 투영함으로 인해 용해도 변화를 받은 상기 감광성 재료의 상기 부분을 제거하는 단계로서, 상기 감광성 재료의 잔여 부분은 상기 굴절 막 상에 남아 있는, 단계; 상기 감광성 재료의 상기 잔여 부분 상에 복수의 더미 격자 요소를 형성하는 단계; 상기 감광성 재료의 상기 부분의 아래의 상기 굴절 막의 일부분 및 상기 더미 격자 요소 사이의 홈을 따르는 상기 감광성 재료의 상기 잔여 부분의 일부분을 제거하는 단계; 및 상기 더미 격자 요소의 아래의 상기 감광성 재료의 상기 잔여 부분의 다른 부분 및 상기 더미 격자 요소를 제거하는 단계를 포함하는, 방법.
12. 제6항에 있어서, 상기 용해도 변화 작용제는 습식 화학 공정에 의해 제거되는, 방법.
13. 제6항에 있어서, 상기 용해도 변화 작용제는 건식 화학 공정에 의해 제거되는, 방법.
14. 제13항에 있어서, 상기 건식 화학 공정은 반응성 이온 에칭(RIE) 공정인, 방법.
15. 방법으로서, 기판을 제공하는 단계; 상기 기판 상에 복수의 격자 요소를 형성하는 단계; 상기 격자 요소의 적어도 하나의 측면 옆에 희생 구조물을 형성하는 단계; 및 재료가 상기 격자 요소 사이의 홈에 걸쳐서 유동하여 홈을 충전하고, 상기 홈 내에 충전된 상기 재료가 가변 높이를 갖도록, 상기 희생 구조물 위에 상기 재료를 스피닝하는 단계를 포함하는, 방법.
16. 제15항에 있어서, 상기 희생 구조물은 상기 격자 요소의 하나의 측면 옆에 형성되는, 방법.
17. 제15항에 있어서, 상기 희생 구조물은 상기 격자 요소의 2개의 측면 옆에 형성되는, 방법.
18. 제17항에 있어서, 상기 2개의 측면은 서로 수직인, 방법.
19. 제15항에 있어서, 상기 재료는 폴리머인, 방법.

Description

증강 현실 적용예를 위한 표면 릴리프 격자 성능 및 비용 향상 관련 출원에 대한 상호 참조 본 출원은 2023년 9월 27일자로 출원된 미국 정규출원 번호 제18/475,944호의 이익을 주장하며, 이는 본원에 참조로 포함된다. 본 개시물은 일반적으로 증강 현실(AR) 적용예에 관한 것이며, 특히 AR 적용예를 위한 확장 격자(expansion grating)를 제조하기 위한 방법 및 광도파관에 관한 것이다. 본원에 제공되는 배경 설명은 대체로 본 개시물의 배경을 제시하기 위한 목적이다. 현재 지정된 발명자의 작업은, 출원 시에 종래기술로서 달리 한정하지 않을 수 있는 설명의 양태 뿐만 아니라, 이러한 배경 섹션에서 작업이 설명되는 정도까지, 본 개시물과 대비되는 종래기술로서 명시적으로 또는 묵시적으로 인정되지 않는다. 본 개시물의 양태는 광도파관을 제공한다. 예를 들어, 광도파관은, 도파관 기판; 도파관 기판 내의 내부 전반사(TIR) 경로를 따라 전파되도록 광을 결합시키도록 구성된 입력 격자 결합기; 및 도파관 기판 내에서 전파되는 광을 확장시키도록 구성된 확장 격자 결합기를 포함할 수 있다. 일 실시형태에서, 입력 격자 결합기 및 확장 격자 결합기 중 적어도 하나는, 하나 이상의 가변 인덱스(variable index) 격자 요소를 포함할 수 있다. 일 실시형태에서, 가변 인덱스 격자 요소는, 도파관 기판의 표면 상에 수직으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 각각의 가변 인덱스 격자 요소는, 도파관 기판의 표면을 향해 선형적으로 감소되는 가변 인덱스를 가질 수 있다. 다른 실시예로서, 각각의 가변 인덱스 격자 요소는, 도파관 기판의 표면을 향해 지수적으로(exponentially) 감소되는 가변 인덱스를 가질 수 있다. 또 다른 실시예로서, 각각의 가변 인덱스 격자 요소는, 도파관 기판의 표면을 향해 단계적으로 감소되는 가변 인덱스를 가질 수 있다. 다른 실시형태에서, 가변 인덱스 격자 요소는 일정한 피치 구조물로 형성될 수 있다. 본 개시물의 양태는 또한 방법을 제공하고, 방법은, 이하의 단계로서, (a) 기판을 제공하는 단계; (b) 기판 위에 복수의 격자 요소 및 감광성 재료를 형성하는 단계; (c) 가변 강도의 화학방사선을 투영하여 감광성 재료의 상이한 영역을 노광함으로써, 감광성 재료가 용해도 변화 작용제(solubility-changing agent)를 생성하도록 하는 단계; 및 (d) 용해도 변화를 받은 감광성 재료의 부분을 제거하는 단계를 포함할 수 있다. 일 실시형태에서, 가변 강도의 화학방사선은, 격자 요소 사이의 홈의 깊이에 해당할 수 있다. 일 실시형태에서, (b) 내지 (d) 단계는, 기판 상에 격자 요소를 형성하는 단계; 격자 요소 사이의 홈을 충전하도록 기판 상에 현상 가능 재료를 형성하는 단계로서, 현상 가능 재료는, 용해도 변화 작용제의 존재에 반응하여 변화되는 용해도를 갖는, 단계; 격자 요소 사이의 홈 내에 충전된 현상 가능 재료를 커버하도록 감광성 재료를 형성하는 단계로서, 감광성 재료는, 가변 강도의 화학방사선의 노광에 반응하여 용해도 변화 작용제를 생성하는, 단계; 가변 강도의 화학방사선을 투영하여 감광성 재료의 상이한 영역을 노광함으로써, 감광성 재료가 용해도 변화 작용제를 생성하도록 하는 단계로서, 용해도 변화 작용제의 상이한 영역은, 감광성 재료의 상이한 영역 상에 투영되는 가변 강도의 화학방사선에 해당하는 가변 농도를 갖는, 단계; 용해도 변화 작용제가 현상 가능 재료의 상부 부분의 용해도를 변화시키도록, 용해도 변화 작용제의 상이한 영역이 가변 확산 깊이로 현상 가능 재료의 해당 하부 영역 내로 확산되도록 하는 단계로서, 가변 확산 깊이는, 용해도 변화 작용제의 상이한 영역의 가변 농도에 해당하는, 단계; 및 용해도 변화를 받은 현상 가능 재료의 부분을 제거하는 단계를 포함할 수 있으며, 가변 강도의 화학방사선은, 격자 요소 사이의 홈 내에 남아 있는 현상 가능 재료의 높이에 해당할 수 있다. 예를 들어, 용해도 변화 작용제의 상이한 영역은, 열을 가함으로써 현상 가능 재료의 해당 하부 영역 내로 확산되도록 될 수 있다. 다른 실시예로서, 격자 요소는 동일한 높이일 수 있다. 다른 실시형태에서, (b) 내지 (d) 단계는, 격자 요소로서 형성될 굴절 막을 기판 상에 형성하는 단계; 굴절 막 상에 복수의 더미(dummy) 격자 요소를 형성하는 단계로서, 더미 격자 요소는 격자 요소에 해당하는, 단계; 더미 격자 요소 사이의 홈을 충전하도록 감광성 재료를 형성하는 단계; 가변 강도의 화학방사선을 투영함으로써, 감광성 재료가 용해도 변화 작용제를 생성하도록 하는 단계로서, 용해도 변화 작용제의 상이한 영역은, 감광성 재료의 상이한 영역 상에 투영되는 가변 강도의 화학방사선에 해당하는 가변 농도를 갖는, 단계; 용해도 변화를 받은 감광성 재료의 부분을 제거하는 단계로서, 남아 있는 감광성 재료의 잔여 부분은 홈 내에 충전되는, 단계; 홈 내에 충전된 감광성 재료의 잔여 부분의 아래에 형성된 굴절 막의 일부분 및 감광성 재료의 잔여 부분을 제거하는 단계; 및 더미 격자 요소를 제거하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, (b) 내지 (d) 단계는, 격자 요소로서 형성될 굴절 막을 기판 상에 형성하는 단계; 굴절 막 상에 감광성 재료를 형성하는 단계; 가변 강도의 화학방사선을 투영하여 감광성 재료의 상이한 영역을 노광함으로써, 감광성 재료가 용해도 변화 작용제를 생성하도록 하는 단계로서, 용해도 변화 작용제의 상이한 영역은, 감광성 재료의 상이한 영역 상에 투영되는 가변 강도의 화학방사선에 해당하는 가변 농도를 갖는, 단계; 용해도 변화를 받은 감광성 재료의 부분을 제거하는 단계로서, 감광성 재료의 잔여 부분은 남아 있는, 단계; 감광성 재료의 잔여 부분 상에 복수의 더미 격자 요소를 형성하는 단계; 감광성 재료의 부분의 아래의 굴절 막의 일부분 및 더미 격자 요소 사이의 홈을 따르는 감광성 재료의 잔여 부분의 일부분을 제거하는 단계; 및 더미 격자 요소의 아래의 감광성 재료의 잔여 부분의 다른 부분 및 더미 격자 요소를 제거하는 단계를 포함할 수 있다. 일 실시형태에서, 점성 재료는 폴리머일 수 있다. 일 실시형태에서, 용해도 변화 작용제는 습식 화학 공정에 의해 제거될 수 있다. 다른 실시형태에서, 용해도 변화 작용제는 건식 화학 공정에 의해 제거될 수 있다. 예를 들어, 건식 화학 공정은 반응성 이온 에칭(RIE) 공정일 수 있다. 본 개시물의 양태는 또한 방법을 제공하고, 방법은, 기판을 제공하는 단계; 기판 상에 복수의 격자 요소를 형성하는 단계; 격자 요소의 적어도 하나의 측면 옆에 희생 구조물을 형성하는 단계; 및 재료가 격자 요소 사이의 홈에 걸쳐서 유동하여 홈을 충전하고, 홈 내에 충전된 점성 재료가 가변 높이를 갖도록, 희생 구조물 위에 재료를 스핀 코팅하는 단계를 포함할 수 있다. 일 실시형태에서, 희생 구조물은 격자 요소의 하나의 측면 옆에 형성될 수 있다. 다른 실시형태에서, 희생 구조물은 격자 요소의 2개의 측면 옆에 형성될 수 있다. 예를 들어, 2개의 측면은 서로 수직일 수 있다. 물론, 명확성을 위해 본원에서 설명된 바와 같은 상이한 단계들의 설명의 순서가 제시되었다. 일반적으로, 이러한 단계는 임의의 적합한 순서로 수행될 수 있다. 추가적으로, 본원의 각각의 상이한 특징, 기술, 구성 등이 본 개시물의 상이한 곳에서 설명될 수 있지만, 각각의 개념은 서로 독립적으로 또는 서로 조합하여 수행될 수 있는 것으로 의도된다. 따라서, 본 개시물은 다수의 상이한 방식으로 구현되고 고려될 수 있다. 이러한 요약 부분은 본 개시물 또는 청구된 개시물의 모든 실시형태 및/또는 점진적으로 새로운 양태를 명시하지 않는다는 점을 유의한다. 대신에, 이러한 요약은 통상적인 기술에 비해 상이한 실시형태 및 해당 신규성 요소에 대한 예비적인 설명만을 제공한다. 본 개시물 및 실시형태의 추가적인 세부 사항 및/또는 가능한 관점에 대하여, 독자는 아래에 추가로 설명되는 바와 같은 본 개시물의 상세한 설명 부분 및 해당 도면을 참조한다. 실시예로서 제안되는 본 개시물의 다양한 실시형태가 이하의 도면을 참조하여 상세히 설명될 것이며, 이하의 도면에서 유사한 번호는 유사한 요소를 나타내고, 도면으로서: 도 1은 표면 릴리프 격자(relief grating)를 갖는 1차원 회절 광도파관의 개략도이다; 도 2는 표면 릴리프 격자를 갖는 2차원 회절 광도파관의 개략도이다; 도 3은 표면 릴리프 격자를 갖는 회절 광도파관의 개략도이다; 도 3a 내지 도 3c는 3개의 상이한 확장 격자 결합기의 개략도이다; 도 4는 본 개시물의 일부 실시형태에 따른 예시적인 회절 광도파관의 개략도로서, 도 4는 선형적으로 감소하는 굴절률(n)을 도시하고, 도 4b는 지수적으로 감소하는 굴절률(n)을 도시하며, 도 4c는 일정한 굴절률(n)을 도시한다; 도 5는 본 개시물의 일부 실시형태에 따른 표면 릴리프 격자를 갖는 격자 결합기를 제조하기 위한 예시적인 제1 방법의 흐름도이다; 도 6은 본 개시물의 일부 실시형태에 따른 표면 릴리프 격자를 갖는 격자 결합기를 제조하기 위한 예시적인 제2 방법의 흐름도이다; 도 7은 본 개시물의 일부 실시형태에 따른 표면 릴리프 격자를 갖는 격자 결합기를 제조하기 위한 예시적인 제3 방법의 흐름도이다; 도 8은 본 개시물의 일부 실시형태에 따른 표면 릴리프 격자를 갖는 격자 결합기를 제조하기 위한 예시적인 제4 방법의 흐름도이다; 도 9a는 본 개시물의 일부 실시형태에 따라 복수의 격자 요소를 포함하는 예시적인 격자 결합기의 하나의 측면 옆에 형성된 1차원 희생 구조물의 평면도이다; 그리고 도 9b는 본 개시물의 일부 실시형태에 따라 복수의 격자 요소를 포함하는 예시적인 격자 결합기의 2개의 수직 측면 옆에 형성된 2차원 희생 구조물의 평면도이다. 다양한 실시형태의 제조 및 사용이 아래에 상세히 설명된다. 그러나, 본원에 설명된 다양한 실시형태는 다양한 구체적인 상황에서 적용 가능함을 이해해야 한다. 설명된 구체적인 실시형태는 단지 다양한 실시형태를 제조하고 사용하기 위한 구체적인 방식을 예시하는 것일 뿐이며, 제한된 범