[发明专利]纳米制作中的占空比、深度和表面能控制

说明书

公开了用于制作倾斜表面浮雕结构的技术。在一些实施例中，一种用于制作诸如纳米压印光刻术(NIL)模具或倾斜表面浮雕光栅之类的目标倾斜表面浮雕结构的方法包括：制造包括多个脊部的初步表面浮雕结构，以及修改初步表面浮雕结构的参数，以制成目标倾斜表面浮雕结构。该参数包括多个脊部中的每个脊部的宽度、多个脊部中的每个脊部的高度、初步表面浮雕结构的表面能、或多个脊部的边缘的倾斜角。修改参数包括：在初步表面浮雕结构上沉积材料层，以及对材料层进行蚀刻或表面处理。

背景技术

诸如头戴式显示器(HMD)或平视显示器(HUD)系统之类的人工现实系统通常包括被配置为呈现人工图像的显示器，该人工图像描绘虚拟环境中的对象。显示器可以显示虚拟对象，或将真实对象的图像与虚拟对象组合，如在虚拟现实(VR)、增强现实(AR)或混合现实(MR)应用中。例如，在AR系统中，用户可以通过例如看穿透明显示器玻璃或透镜(通常称为光学透视)、或查看由相机捕获的周围环境的显示图像(通常称为视频透视)，来查看虚拟对象的图像(例如，计算机生成的图像(CGI))和周围环境两者。

一个示例光学透视AR系统可以使用基于波导的光学显示器，其中投影图像的光可以耦合到波导(例如，基板)中，在波导内传播，并且在不同位置处耦合出波导。在一些实现中，可以使用诸如倾斜表面浮雕光栅之类的衍射光学元件，将投影图像的光耦合到波导中或耦合出波导。在很多情况下，以希望速度、成本有效地制作具有期望轮廓的倾斜表面浮雕光栅，可能是具有挑战性的。

发明内容

本公开总体上涉及用于制作倾斜结构的技术，并且更具体地涉及用于模制倾斜结构(例如，倾斜光栅)的技术，该倾斜结构诸如为高度对称的倾斜结构、具有大倾斜角的倾斜结构、或具有高深度的倾斜结构。用于模制倾斜结构的模具可以通过以下方式来制作：制成初步主模具，然后使用各种工艺来微调初步主模具，以改变主模具的性质，例如，该性质包括但不限于主模具上的结构的占空比、高度或深度、脊部或凹槽轮廓、或主模具的表面能。

在一些实施例中，一种制作具有目标表面浮雕结构的纳米压印光刻术(NIL)模具的方法可以包括：制造NIL模具的初步表面浮雕结构，以及修改初步表面浮雕结构的参数，以制成目标表面浮雕结构。初步表面浮雕结构可以包括多个脊部，其中初步表面浮雕结构的参数不同于目标表面浮雕结构的对应参数。修改初步表面浮雕结构的参数可以包括：在初步表面浮雕结构上沉积材料层，以及对材料层进行蚀刻或表面处理。在一些实施例中，NIL模具可以包括用于纳米压印光刻术的主NIL模具或软印戳。在一些实施例中，初步表面浮雕结构可以包括倾斜表面浮雕光栅结构。

在一些实施例中，初步表面浮雕结构的参数可以包括多个脊部中的每个脊部的宽度。在一些实施例中，修改初步表面浮雕结构的参数可以包括：在初步表面浮雕结构上沉积间隔物层，以及各向异性地蚀刻间隔物层，以去除在多个脊部的顶部上的间隔物层和在多个脊部之间的间隔物层，并且保持多个脊部的侧壁上的间隔物层。在一些实施例中，蚀刻可以包括等离子体蚀刻、离子束蚀刻、反应性离子束蚀刻、或化学辅助反应性离子束蚀刻。

在一些实施例中，初步表面浮雕结构的参数可以包括多个脊部中的每个脊部的高度。在一些实施例中，修改初步表面浮雕结构的参数可以包括：使用气相沉积工艺在初步表面浮雕结构上沉积材料层，以及使用湿法或干法各向同性蚀刻工艺来蚀刻材料层。

在一些实施例中，初步表面浮雕结构的参数可以包括初步表面浮雕结构的表面能。在一些实施例中，修改初步表面浮雕结构的参数可以包括：在初步表面浮雕结构上沉积间隔物层，其中间隔物层具有与初步表面浮雕结构的表面能不同的表面能；以及对间隔物层进行表面处理。在一些实施例中，对间隔物层进行表面处理可以包括：使用六甲基二硅氮烷(HMDS)或氟化自组装单层(FSAM)，处理间隔物层的表面。

在一些实施例中，多个脊部可以包括倾斜脊部，并且初步表面浮雕结构的参数可以包括倾斜脊部的边缘的倾斜角。在一些实施例中，修改初步表面浮雕结构的参数可以包括：在初步表面浮雕结构上沉积间隔物层，以及使用等离子体或离子束以倾斜角蚀刻间隔物层。