纳米压印光刻中的残余层厚度调制制造技术

本公开涉及纳米压印光刻中的残余层厚度调制。提出了一种改进的纳米压印光刻工艺，其中，通过紫外线固化和从树脂层释放纳米压印模具后剩余的树脂的残余层的厚度来控制高度。此外，残余层的厚度可以通过将其图案转移到设置在衬底上的树脂层的纳米压印模具的填充因数来控制，或者通过树脂层中的树脂液滴来控制。或者通过树脂层中的树脂液滴来控制。或者通过树脂层中的树脂液滴来控制。

【技术实现步骤摘要】
纳米压印光刻中的残余层厚度调制


[0001]本公开涉及用于制造增强现实和混合现实应用的波导组件的技术。

技术介绍

[0002]本文中所描述的实施方式涉及制造组件，诸如用于智能眼镜系统中波导的光输入耦合器和输出耦合器。这样的组件可以包括具有连续高度轮廓的衍射光栅。用于这种光栅的常规制造技术包括将高度轮廓近似到指定程度的多级工艺。更好地近似于高度轮廓通常在制造工艺中需要更多的级。在许多情况下，获得给定高度轮廓的足够好的近似在一个工艺中需要许多级，这使得组件的制造耗时且昂贵。

技术实现思路

[0003]纳米压印光刻工艺提供了在单个步骤中产生高度轮廓的能力，在该工艺中，高度由紫外线固化和从树脂层释放纳米压印模具之后剩余的树脂的残余层的厚度控制。
[0004]在一个一般方面中，一种纳米压印光刻系统包括具有基座和二元高度光栅结构的纳米压印模具，该二元高度光栅结构在基座的第一部分上具有第一填充因数，并且在基座的第二部分上具有第二填充因数。纳米压印光刻装置还包括其上沉积有树脂层的衬底，该衬底具有对应于纳米压印模具的基座的第一部分的第一部分和对应于纳米压印模具的基座的第一部分的第二部分。纳米压印光刻装置还包括模具嵌入设备，该模具嵌入设备被配置为将纳米压印模具嵌入树脂层中至一定深度，使得模具的二元高度光栅结构的与基座相对的端部和衬底之间的树脂层的厚度大于零。该纳米压印光刻装置还包括紫外线固化设备，该紫外线固化设备被配置为在该模具被嵌入在该树脂层中至所述一定深度时固化该树脂层，以在模具的二元高度光栅结构的与基座相对的端部和衬底之间产生树脂的残余层，该残余层具有设置在该衬底的第一部分上的第一厚度和设置在该衬底的第二部分上的第二厚度。
[0005]在另一个一般方面，纳米压印光刻系统包括具有基座和二元高度光栅结构的纳米压印模具。纳米压印光刻装置还包括其上沉积有树脂层的衬底，该衬底具有第一部分和第二部分，该树脂层在衬底的第一部分上具有第一填充因数，并且在衬底的第二部分上具有第二填充因数。纳米压印光刻装置还包括模具嵌入设备，该模具嵌入设备被配置为将纳米压印模具嵌入树脂层中至一定深度，使得模具的二元高度光栅结构的与基座相对的端部和衬底之间的树脂层的厚度大于零。该纳米压印光刻装置还包括紫外线固化设备，该紫外线固化设备被配置为在该模具被嵌入在该树脂层中至所述一定深度时固化该树脂，该残余层具有设置在该衬底的该第一部分上的第一厚度和设置在所该衬底第二部分上的第二厚度。
[0006]在另一个一般方面中，一种方法包括将纳米压印模具嵌入树脂层中至一定深度，使得纳米压印模具的二元高度光栅结构的与基座相对的端部和其上设置有树脂层的衬底之间的树脂层厚度大于零，纳米压印模具具有基座和二元高度光栅结构，该二元高度光栅结构在该基座的第一部分上具有第一填充因数，并且在该基座的第二部分上具有第二填充
因数，该衬底具有与该纳米压印模具的该基座第一部分相对应的第一部分和与该纳米压印模具的基座第一部分相对应的第二部分。该方法还包括在模具被嵌入树脂层中至所述一定深度时固化树脂层，以在模具的二元高度光栅结构的与基座相对的端部与衬底之间产生树脂的残余层，该残余层具有设置在该衬底的第一部分上的第一厚度和设置在该衬底的第二部分上的第二厚度。
[0007]一个或多个实施方式的细节在以下附图和描述中阐述。其他特征将从说明书和附图以及权利要求中显而易见。
附图说明
[0008]图1图示了具有输入耦合器和输出耦合器组件的示例波导。
[0009]图2是图示具有纳米压印模具填充因数的纳米压印光刻系统中的残余层厚度的示例变化的曲线图。
[0010]图3A至3D是图示用于经由纳米压印模具控制残余层厚度的示例改进的纳米压印光刻工艺的图。
[0011]图4A至4D是图示用于经由树脂层控制残余层厚度的示例改进的纳米压印光刻工艺的图。
[0012]图5是图示用于执行纳米压印光刻的示例方法的流程图。
[0013]图6是图示使用具有根据改进的纳米印刷光刻工艺制造的组件的波导的示例智能眼镜的图。
具体实施方式
[0014]本公开涉及制造组件，诸如用于智能眼镜系统中波导的光输入耦合器和输出耦合器。这样的组件可以包括具有连续高度轮廓的衍射光栅。更好地近似高度轮廓通常在制造工艺中需要更多的级。在许多情况下，获得给定高度轮廓的足够好的近似在单个工艺中涉及许多级，这使得组件的制造耗时且昂贵。相反，纳米压印光刻工艺提供了在单个步骤中产生高度轮廓的能力，在该工艺中，高度由紫外线固化和从树脂层释放纳米压印模具之后剩余的树脂的残余层的厚度控制。
[0015]图1图示了分别具有输入耦合器组件110和输出耦合器组件120的示例波导(WG)100。如图1所示，来自投影系统的光以相对于波导法线的输入向量θ向波导100传播。输入耦合器110包括衍射光栅，该衍射光栅从输入向量θ获取光，并且被设计为使得大部分光能被引导向衍射级，该衍射级在输出耦合器120的方向上沿着波导100向下传播(即，作为波导模式)。当波导中的光入射到具有与输入耦合器110等效的衍射光栅的输出耦合器120上时，输出耦合器120提供与输入耦合器的作用互逆的作用，并且将大部分光能从波导100发出并且进入图1所示的输出向量中，输出向量是输入向量的镜像。
[0016]输入耦合器110和输出耦合器120以特定的传播角度(即全内反射)引导光进出波导100的特殊目的可能决定输入耦合器110与输出耦合器120具有特定的、连续的高度轮廓。因为输入耦合器110和输出耦合器120的衍射光栅的特征尺寸非常小，例如小于5微米，所以制造输入耦合器110和输出耦合器120的衍射光栅的技术可以包括微光刻技术。
[0017]衍射光栅的常规制造技术包括多级工艺，该工艺将高度轮廓近似到特定程度：越
好地近似于高度轮廓，需要在制造工艺中的级就越多。
[0018]上述传统制造技术的一个技术问题是，在许多情况下，获得足够好的给定高度轮廓的近似在单个工艺中涉及许多级，这使得组件的制造耗时且昂贵。例如，如果高度轮廓类似于平滑坡道，则多级工艺可能会生成楼梯轮廓。两级或三级工艺产生可能提供不良的近似的大步骤。十级近似产生了许多小步骤，这些步骤提供了良好的近似，但不幸的是，这么多级非常昂贵和耗时。
[0019]根据本文中所描述的实施方式，对于上述技术问题的技术方案包括一种改进的纳米压印光刻工艺，其中，高度由紫外线固化和从树脂层释放纳米压印模具后剩余的树脂的残余层的厚度控制。此外，残余层的厚度可以通过将其图案转移到设置在衬底上的树脂层的纳米压印模具的填充因数来控制，或者通过树脂层中的树脂液滴来控制。
[0020]该技术方案的技术优势在于，改进的纳米压印光刻工艺能够在单个步骤中实现期望的高度轮廓，而不是使用传统工艺在多个步骤中实现。因此，该技术方案能够节省时间并降低波导组件的制造成本。
[0021]在一些实施方式中，实现改进的纳米压印光刻工艺的纳米压印光刻系统包括干式蚀刻设备，该干式蚀本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纳米压印光刻系统，包括：纳米压印模具，所述纳米压印模具具有基座和二元高度光栅结构，所述二元高度光栅结构具有在所述基座的第一部分上的第一填充因数和在所述基座的第二部分上的第二填充因数；衬底，所述衬底上沉积有树脂层，所述衬底具有与所述纳米压印模具的所述基座的所述第一部分相对应的第一部分和与所述纳米压印模具的所述基座的所述第一部分相对应的第二部分；模具嵌入设备，所述模具嵌入设备被配置为将所述纳米压印模具嵌入所述树脂层中至一定深度，使得所述纳米压印模具的所述二元高度光栅结构的与所述基座相对的端部与所述衬底之间的所述树脂层的厚度大于零；以及紫外线固化设备，所述紫外线固化设备被配置为在所述纳米压印模具被嵌入在所述树脂层中至所述一定深度时固化所述树脂层，以在所述纳米压印模具的所述二元高度光栅结构的与所述基座相对的所述端部和所述衬底之间产生树脂的残余层，所述残余层具有设置在所述衬底的所述第一部分上的第一厚度和设置在所述衬底的所述第二部分上的第二厚度。2.根据权利要求1所述的纳米压印光刻系统，进一步包括：干式蚀刻设备，所述干式蚀刻设备被配置为在所述纳米压印模具已经从所述树脂层释放之后蚀刻所述树脂层。3.根据权利要求2所述的纳米压印光刻系统，其中，所述干式蚀刻设备被配置为以与介电膜的蚀刻选择率相等的蚀刻选择率来蚀刻所述树脂层。4.根据权利要求1所述的纳米压印光刻系统，其中，所述第一填充因数小于所述第二填充因数，并且所述残余层的所述第一厚度大于所述残余层的所述第二厚度。5.根据权利要求1所述的纳米压印光刻系统，其中，所述纳米压印模具包括石英。6.根据权利要求1所述的纳米压印光刻系统，其中，所述纳米压印模具和所述衬底各自包括硅。7.根据权利要求1所述的纳米压印光刻系统，其中，所述树脂层通过旋涂工艺设置在所述衬底上。8.一种纳米压印光刻系统，包括：纳米压印模具，所述纳米压印模具具有基座和二元高度光栅结构；衬底，所述衬底上沉积有树脂层，所述衬底具有第一部分和第二部分，所述树脂层具有在所述衬底的第一部分上的第一填充因数和在所述衬底的第二部分上的第二填充因数；模具嵌入设备，所述模具嵌入设备被配置为将所述纳米压印模具嵌入所述树脂层中至一定深度，使得所述纳米压印模具的所述二元高度光栅结构的与所述基座相对的端部与所述衬底之间的所述树脂层的厚度大于零；以及紫外线固化设备，所述紫外线固化设备被配置为在所述纳米压印模具被嵌入在所述树脂层中至所述一定深度时固化所述树脂层，以在所述纳米压印模具的所述二元高度光栅结构的与所述基座相对的所述端部和所述衬底之间产生树脂的残余层，...

【专利技术属性】
技术研发人员：田路，金薇，托马斯，
申请(专利权)人：谷歌有限责任公司，
类型：发明
国别省市：