用於製造波導的方法和裝置及由其製造的波導的製作方法
2023-06-17 04:53:06
專利名稱：用於製造波導的方法和裝置及由其製造的波導的製作方法
背景技術：
可以使用平版印刷技術利用聚合物或無機材料製造波導，在平版印刷技術中對準掩模並曝光感光材料。在這類技術中，如果要通過單模波導連接幾個光學器件，器件的位置必須要精確到亞微米的公差。
例如，在一種用於有源地將VCSEL(垂直腔面發射雷射器)對準光纖的通用方法中，VCSEL晶片是在監視波導輸出的同時對準到波導上的。典型光子模塊的裝配成本的一大半是在這種有源對準工藝過程中造成的。
因此理想地是具有調節波導和器件位置的能力，從而放鬆製造過程中器件位置的定位公差的要求。此外有用的是，具有一種成本不高的製造技術，這種製造技術能夠在對準之前將VCSEL晶片和探測器固定到位。
發明內容
簡單地說，根據本發明的一個實施例，一種用於自適應地製造波導的方法包括測量光子器件相對於襯底的位置偏差；生成計算機可讀的指令，用於使用多個圖形元素形成波導；以及按照計算機可讀的指令在襯底上為波導進行照相排版。
按照本發明的另一實施例，計算機可讀媒體存儲計算機命令，以指揮計算機系統寫出計算機可讀的指令，用於使用多個圖形元素形成波導。在該實施例中，計算機命令包括訪問對準文件(align file)，該文件包括描述光子器件在襯底上的實際位置的數據；訪問CAD(計算機輔助設計)閃速文件(flashfile)，該文件包括描述圖形元素在襯底上理想的安排位置的數據；訪問中間掩模索引(reticle index)，該索引包括多個中間掩模文件，每個中間掩模文件包括相應中間掩模上可用圖形元素的列表；訪問適配類型文件(adaption typefile)，該文件包括關於中間掩模重疊的數據，用於光子器件的定位偏移誤差；以及使用對準文件、CAD閃速文件、中間掩模索引和適應類型文件以提供計算機可讀的指令，用於選擇中間掩模和控制支撐中間掩模的晶片步進機(wafer stepper)和在中間掩模對側位置的光源，該光源用於通過中間掩模向襯底提供光。
按照本發明的另一實施例，一種中間掩模包括多個圖形元素，該多個圖形元素中至少一個包括錐形端部。
按照本發明的另一實施例，一種用於製造波導的方法包括選擇包括多個圖形元素的中間掩模，該多個圖形元素中至少一個包括錐形端部；使用計算機可讀的指令通過選擇的中間掩模圖形元素為波導進行照相排版，該計算機可讀的指令包括這樣一些指令，這些指令經設計以確保對至少一些成對的相鄰照相排版的波導分段中的每一對，至少有一個波導分段的一個錐形端部與另一波導分段的相鄰端重疊。
按照本發明的另一實施例，一種波導包括多個波導分段，該多個波導分段的每一個包括錐形端部且與多個波導分段中的至少一個其他分段相鄰。
參照附圖閱讀以下的詳細說明將更好地理解本發明的這些及其他特徵、方面和優勢，在整個附圖中相同的標記代表相同的部件，其中圖1示出了用於根據本發明的一個實施例的波導製造系統。
圖2為在圖1的實施例中任選使用的幾層材料的側視圖。
圖3是包括多個圖形元素的中間掩模的俯視圖。
圖4是使用圖3的中間掩模的圖形元素製造的波導Mach-Zender幹涉儀設備的示例俯視圖。
圖5是一截面側視圖，示出了按照本發明的一個實施例製造的波導端點。
圖6-9是按照本發明的若干實施例製造的波導的俯視圖。
圖10是示出按照本發明的一個實施例的計算機文件的方框圖。
圖11-18為俯視圖，示出了主要用於雙向光傳輸的按照本發明的若干實施例的圖形元素的異形錐形或相應的波導分段。
圖19-24為俯視圖，示出了主要用於單向光傳輸的按照本發明的若干實施例的圖形元素的異形錐形或相應的波導分段。
圖25是按照本發明的一個實施例的圖形元素或相應波導分段的異形錐形的俯視圖。
圖26是圖25的波導分段的截面的透視圖。
圖27是兩個圖25所示類型的圖形元素或相應波導分段的俯視圖。
圖28和29分別是圖27所示類型的波導分段的截面的透視圖和俯視圖。
圖30-33是按照本發明的若干實施例的圖形元素或相應波導分段的俯視圖。
具體實施例方式
圖1示出了用於根據本發明的一個實施例的波導製造系統10，而圖2為在圖1的實施例中任選使用的幾層材料的側視圖。
根據本發明的一個實施例，一種適於製造波導30(意為「至少一個波導」)的方法包括測量光子器件31、32、34(圖5-9示出，且意為「至少一個光子器件」)相對於襯底20的位置偏差，生成計算機可讀的指令以使用多個圖形元素16通過應用位置偏差的測量結果形成波導30，以及按照計算機可讀的指令在襯底上為波導進行照相排版。
典型地，波導30包括，例如，諸如聚合物的有機材料，或例如，諸如澱積玻璃或半導體材料的無機材料，且根據所選的材料和層數，具有大約兩微米到大約五十微米左右的厚度。由于波導30薄的本質，為防止襯底20的粗糙引起通過波導30的光發生反射，襯底20典型地包括基本平坦的襯底。這裡使用「基本平坦」是指平坦度與拋光的矽晶片相當。在一個實施例中，襯底30進一步包括一種穩定的低膨脹係數材料(亦即，具有大約4ppm/度C(每攝氏度百萬分之)左右的熱膨脹係數)。襯底的一個示例材料為拋光的石英。
光子器件31的例子包括垂直腔面發射雷射器(VCSEL)32和光探測器34。VCSEL在使用時一般放置得基本水平且與波導的表面垂直。本發明不僅僅局限於通信用的單模VCSEL但對其特別有用，這種VCSEL要求高質量的信號和高的數據速率。在更為具體的實施例中，在VCSEL32上方提供微透鏡35(圖5)，用於聚焦從VCSEL發出的發散光。
典型地，在測量位置偏差之前在襯底20上形成標記21(圖6)，且相對於該標記測量光子器件31。在一個例子中，使用傳統的光刻技術製造高對比度的″+″。
在一個實施例中，測量光子器件31相對於襯底20的位置偏差包括通過平動誤差(translational error)表示光子器件31的實際位置。典型地平動誤差由X和Y方向的位置誤差表示。可以從市場上買到，例如Visionary Systems這類公司生產的亞微米測量系統。在該實施例中，在確定平動誤差之後，生成計算機可讀的指令以補償嵌入式光子器件的平動誤差。
在有些實施例中，光子器件31的實際位置還由轉動誤差(rotational error)表示，而計算機可讀的指令補償兩種誤差。轉動誤差典型地由θ方向的位置誤差表示，該誤差在光子器件31不與襯底垂直時發生。對轉動誤差進行補償的能力一般包括在襯底和照相排版裝置(作為例子，在圖1中示為光源12、中間掩模14和聚焦光學器件18)之間轉動。在此類轉動不適合時，另一個選擇是通過平動誤差表示孔隙本身的實際位置或光子器件的其他點光源。
典型地，計算機可讀的指令的生成包括確認用於照相排版期間的中間掩模14(意為「至少一個中間掩模」)。該中間掩模用於提供大小與圖形元素16相同的(這些中間掩模常被稱為「掩模(mask)」或1X中間掩模)或大小與圖形元素不同的波導分段22。在一個實施例中，舉例來說，該不同尺寸為大約為5的減縮係數。圖形元素可以包括開口或厚度的減少或者不透明得足以允許所需量的光通過，或者是開口和厚度減少的組合。
在一個實施例中，波導分段與圖形元素相比不同的尺寸為大約是5的減縮係數。在更為具體的實施例中，中間掩模14包括具有約127mm邊的正方形，該正方形又包括一內部有源區(包括圖形元素的區域)，該內部有源區包括邊長約為50mm的正方形，對於5X減縮係數的實施例該正方形轉換為邊長約10mm的正方形曝光區域。在一個例子中，圖形元素具有約7mm到約10mm範圍內的長度、小於或等於大約50微米的高度、約5微米的寬度，且與相鄰圖形元素間隔約1mm。
圖3是包括多個圖形元素116、216和316的中間掩模114的俯視圖，而圖4為使用圖3的中間掩模的圖形元素116、216和316製造的波導30的Mach-Zender幹涉儀設備的示例俯視圖。儘管為了舉例示出了三個圖形元素，圖形元素的數量越多，波導設計和適應性具有越大的靈活性。在一個實施例中，計算機可讀的指令的生成包括確定最佳圖形元素和使用該最佳圖形元素確認中間掩模。圖4所示具有一分裂波導，僅為舉例之用。在有些應用中，這種分裂有助於空間調製。
其中使用VCSEL的典型實施例包括鏡子(例如典型地為45度的鏡子)，用於反射來自VCSEL的光以覆蓋波導。
圖5是截面側視圖，示出了按照本發明的一個實施例製造的波導端點，其中計算機可讀的指令的生成包括生成計算機可讀的指令以使用多個圖形元素形成具有異形端點33的波導。在該實施例中，用於生成異形端點的中間掩模包括一灰度級中間掩模(有時稱為二元半色調網點掩模(binary halftonemask))。通過使用灰度級中間掩模，可以與相應波導分段同時製造所需的角度(典型但未必是大約45度)。可以通過改變圖形元素的透射率(例如在圖25中示為元件2216)形成和調整該角度的坡度。為了將光的分散度降到最低，如果VCSEL 32位於該角度的反射點大約12μm(Z方向)是有用的，更優選地是處於大約10微米範圍之內。
在有些使用邊發射雷射二極體(未示出)的實施例中，一般不使用距光子器件最近的波導末端的此類異形端點。在這些實施例中，雷射器孔徑設計得與波導處於同一平面的高度並與波導對準。
在一個實施例中，照相排版包括使用晶片步進機26(圖1)。在本發明的一更具體實施例中，中間掩模保持在靜止位置，而晶片步進機用於將襯底移動到預定的位置。在該實施例中，光源12(圖1)一般保持靜止，而通過掩蔽片(masking blade)(未示出)進行中間掩模邊緣掩蔽用來蓋住或不蓋住中間掩模，且一快門機構(未示出)控制著來自光源12的光。修改步進機軟體以在計算機指令的指揮下移動襯底時在定位過程中提供更多的靈活性，這有著附加的好處。
照相排版技師可以採取幾種方便形式中的任一種。在一個實施例中，例如，在波導30的材料上方提供光致抗蝕劑27(圖2)，通過中間掩模16使光致抗蝕劑27暴露到光中，然後使用光致抗蝕劑27構圖波導30。在該實施例中，使用光致抗蝕劑構圖波導一般通過幹法蝕刻該光致抗蝕劑和波導二者完成。更具體地說，在灰度級中間掩模的實施例中，中間掩模的灰度級部分用於在將要於其中形成波導的異形端點33(圖5)的區域中部分地蝕刻該透光致抗蝕劑。幹法蝕刻然後蝕刻透該光致抗蝕劑和波導兩者。典型地，選擇材料使得蝕刻以基本相同的速率發生。一個蝕刻技術的例子是活性離子蝕刻。對於這種技術來說，厚的低反差處理的光致抗蝕劑，例如AZ 4660TM光致抗蝕劑(AZ為Hoechst Celanese Corporation的商標)特別有用。
在一相關實施例中，除光致抗蝕劑之外，還使用了一金屬化層29。在該實施例中，金屬化層29在波導30的材料和光致抗蝕劑之間提供。在將光致抗蝕劑27通過中間掩模14暴露於光之後，溼法蝕刻金屬化層29以製作金屬化層掩模。在該實施例中，該金屬化層包括可以不傷害其下的波導而進行溼法蝕刻的材料。在一個實施例中，例如，該金屬化層包括鎳，且波導材料包括諸如聚(甲基丙烯酸甲酯)或聚醚醯亞胺(polyetherimide)的聚合物。然後通過金屬化層幹法蝕刻波導。在幹法蝕刻過程中，金屬化層保護著其下的波導(但不允許同時製造有角度的端點33)。最後，除去金屬化層29。
在又一個照相排版的實施例中，通過將波導經過中間掩模曝光形成波導。在該實施例中，通過中間掩模將波導曝光、顯影，然後定影。對該實施例特別有用的材料包括可光聚合的單體、低聚物，或聚合物，例如，如Xu等人在美國專利No.6306563中所述的材料。當材料曝光時(有時被稱為「光致退色」或直接照相排版的工藝)，折射率發生變化且所需的波導形成。未曝光的材料能夠除去或留在原處。
圖6和7為按照本發明的若干實施例製造的波導230和130的俯視圖。為了圖解的目的，未示出各個波導分段22(圖1)。在這些實施例中，光子器件包括VCSEL 32和光探測器34。圖6和7還示出了適配(adapted)和未適配(non-adapted)的有源設備42和36的任選使用。在需要進行光調製時，將波導與連接到電流源的諸如金屬化層的有源器件重疊是有用的。
在圖6的實施例中，計算機可讀的指令的生成包括生成計算機可讀的指令以製造基本水平的波導230，該波導230在VCSEL 32和探測器34之間的整個距離上進行了適應性適配。這裡使用「基本水平」意思是說將波導構圖以大致沿著最短距離從一個位置延續到另一個位置。實際上，在使波導分段(未示出)對準時會出現輕微的曲線和凹凸之處，而且，所得到的波導將不會是完全水平的。
與圖6的實施例不同，圖7的實施例是這樣一個實施例，其中計算機可讀的指令是用於製造包括適應性適配部分38的波導的。更具體地說，圖7的實施例給出了一種波導，其包括由適應性適配部分38連接的兩個基本水平部分37。在圖6的實施例中，其中的適配是「完全的」，與圖7的實施例的適配區域40(「部分」適配)相比，波導分段之間的接頭存在較小的角度，不過，在將光子器件與波導對準(調整垂直)的時候有更大的困難。適配區域40的尺寸越大，將水平部分和適配部分之間的角度(從而耦合損耗)降到最低就有更多的靈活性。
在圖6和7的實施例中，將波導與光子器件互連的圖形元素的數量取決於角度，但典型地應當在大約50到大約100度的範圍內。圖8和9為按照本發明的若干其他實施例製造的波導的俯視圖，其具有易於進行波導對準且減小由適配部分造成的角度的陡峭度的益處。
圖8和9的實施例以圖7的實施例為基礎。在這些實施例中，該方法實施例的計算機可讀的指令包括用於製造基本水平部分37之一(意為「至少一個」)中的拉伸區域70或72的指令。允許在拉伸區域72和70(圖9)中進行照相排版的互連，以在轉換校正之前基於因圖形元素的各重疊部分引起的光子器件31的平動誤差在相應的X或Y軸中伸展或收縮。這一重疊部分限制了可能施加的轉換的最大值。一個伸展例子在圖8中示出，其中波導分段122和222之間的接頭(重疊部分)128可以進行調整以改變波導的長度。
在圖8的實施例中，適配部分包括直線拉伸區域72和平動彎曲區域74。波導分段322和422之間的接頭228可以進行調整以便在X和Y方向上偏移平動彎曲區域。儘管為了舉例示出了一個平動彎曲區域，可以使用多個平動彎曲區域。此外，在有些實施例中，彎曲區域是未適配的。圖8和9的「過渡」彎曲區域所示的彎曲量稍加放大，以便圖示。彎曲越緩和，光傳輸的損失越少。
在一個實施例中，在測量位置偏差和生成計算機可讀的指令之前，在波導的設計中製作出特定區域。在一種特定方法中，如圖9所示，指定了五個區域(1)未適配的波導區域76，(2)X拉伸區域72，(3)Y拉伸區域70，(4)X、Y平動彎曲區域74，以及(5)X，Y轉換連接區域68。然後使用傳統掩模在未適配區域76和68中對設計圖案進行照相排版，並根據光子器件的位置在彎曲和拉伸區域72、74和70中完成偏移。需要的圖形元素的數量可以減少，因為非偏移區域中的圖形元素已經定影。彎曲區域中的轉彎半徑將取決於折射率，但是，一般地，轉彎半徑越大，過渡就越平緩。在一個實施例中，轉彎半徑在毫米到釐米的範圍內。
圖10是示出按照本發明一個實施例的計算機文件的方框圖。在圖10的實施例中，計算機可讀媒體存儲計算機命令，用於命令計算機系統11(圖1)編寫計算機可讀的指令以使用多個圖形元素16形成波導30，這一過程包括訪問對準文件44，該文件包括描述光子器件在襯底上的實際位置的數據；訪問CAD(計算機輔助設計)閃速文件46，該文件包括描述圖形元素在襯底上理想的安排位置的數據；訪問中間掩模索引52，該索引包括多個中間掩模文件50，每個中間掩模文件包括相應中間掩模上可用圖形元素的列表；訪問適配類型文件48，該文件包括關於中間掩模重疊的數據，用於光子器件的定位偏移誤差；以及，在轉換程序54內，使用對準文件、CAD閃速文件、中間掩模索引文件和適配類型文件以提供計算機可讀的指令，用於選擇中間掩模14(意為「至少一個」)和控制支撐襯底20的晶片步進機26和在中間掩模對側位置的光源12，該光源用於通過中間掩模向襯底提供光(圖1)。
計算機系統11可以包括例如，一個或多個數字處理器、模擬處理器或其組合。在一個實施例中，轉換程序指定晶片步進機的曝光位置。如上所述，在使用用於定位襯底的晶片步進機時靈活性是有利的。
在另一實施例中，轉換程序指定將在晶片步進機遍次(pass)中使用的中間掩模。每次改變中間掩模時，新的曝光開始，就認為開始了新的一「遍」。如果一個波導全部所需的圖形元素都位於一個中間掩模上，一遍就足夠製造波導了。在一個示例實施例中，每個中間掩模上有大約5到大約10個圖形元素。
典型地，轉換程序進一步為每個波導分段指定曝光參數。在一個實施例中，曝光參數包括位置坐標和中間掩模開口的偏移。這些參數用於指引中間掩模邊緣掩蔽片(未示出)以遮蔽除將要曝光的部分之外的中間掩模的所有區域。位置坐標用於指引中間掩模往哪裡放置掩蔽片的新的XY中心。中間掩模開口偏移用於控制掩蔽片開多寬的口。在更為具體的實施例中，曝光參數進一步包括曝光、聚焦和中間掩模偏移。在一個使用參數的例子中，將襯底20裝入步進機26中，在步進機26上建立作業，輸入步進機參數，為作業裝入中間掩模，裝入作業軟體，並在步進機上對準襯底。
如果一對相鄰的波導分段沒有對準(例如，如圖1中的元件24所示的)，光將被反射回去，並非所有的光都進入想要的方向中。可以單獨或組合使用兩項技術以將因中間掩模未對準(有時稱為平動誤差)而引起的波導損失降到最低。一項技術涉及圖形元素端部的加工，另一項技術涉及圖形元素端部處中間掩模的成型(高度或強度分布)。兩項技術都設計得用於高效地導引光能(將損失降到最小)，同時允許一對波導分段之間的稍微粗略的控制和對準要求。
在本發明的一個實施例中，一種中間掩模包括多個圖形元素，該多個圖形元素中至少一個包括錐形端部(意為「至少一個」)。如下所述，通過使用具有錐形端部的圖形元素，中間掩模未對準對于波導光滑度的影響可以得到減少。該錐形可以包括實際的錐形(例如在通過蝕刻構圖波導的實施例中)或者折射率錐形(例如在直接通過照相排版構圖波導的實施例中)。
圖12-24為俯視圖，示出了主要用於雙向光傳輸(圖12-18)和單向光傳輸(圖19-24)的按照本發明若干實施例的圖形元素116和216的異形錐形或相應的波導分段122和222。不論所描述的是圖形元素或波導分段，因為形狀都是同樣的，為了解釋簡單起見，沒有針對每一類複製附圖。
如此處所用的，「異形錐形」是指圖形元素或波導的XY平面。在圖11的實施例中，示出了具有矩形端點的矩形形狀，其具有重疊的接頭328。相反，在圖12-24的實施例中，每一對的至少一個端點具有異形錐形。在圖12-18的雙向實施例的例子中，每一對的兩個端點具有異形錐形78、80、82、84、86、88和90。在圖19-23的示例單向實施例中示出了一個異形錐形188、182、180、184、190。不過這種區別並非必須的。例如，在圖24的示例單向實施例中示出了兩個異形錐形182和92。在雙向示例中，選擇形狀是為了便於兩個方向的光透射，而在單向示例中，選擇形狀是為了在一個方向中集中光。
如圖12的異形錐形78和圖24的異形錐形92所示，在幾個實施例中，異形錐形包括展寬的錐形。在其他實施例中，異形錐形包括窄化錐形，分別如圖13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23和24的異形錐形80、82、84、86、88、90、188、182、180、184、190、182所示。
在有些實施例中，異形錐形包括圓形錐形，例如，如圖15的錐形84和圖22的錐形184所示的。在有些實施例中，異形錐形包括角形錐形，例如，如圖12的錐形78、圖13的錐形80和圖14的錐形82所示的。在其他實施例(未示出)中，具有圓形和角行錐形的組合。
圖25為根據本發明一個實施例的圖形元素2216或相應波導分段2222(更具體地說，使用灰度級掩模技術獲得的波導分段的強度成型)的具有成型的錐形392的俯視圖。圖26是圖25的波導分段的強度成型的透視圖。圖27是兩個圖25所示類型的圖形元素或相應波導分段的俯視圖，圖28和29分別是圖27所示類型的波導分段的強度成型的透視圖和俯視圖。
如此處所用的，「成型錐形」是指圖形元素或波導的成型和Z平面。對于波導而言，如上所述，錐形可以包括實際錐形或折射率錐形。成型錐形392可以按照針對圖5如上所述的類似方式製造。
通過使用灰度級中間掩模，可利於重疊的波導分段之間的自對準。灰度級用於將構圖降低約百分之50並與側面區域23相比在中部區域25增高波導的厚度，這可以在圖28和29中最容易看出，圖28和29示出了利用具有成型錐形的圖形元素製造的兩個波導分段。成型錐形的其他益處在於，可以減少波導接頭處(根據照相排版實施例，光致抗蝕劑或波導的)二次曝光並可以提供波導分段之間更加平滑的過渡。
在其他的或可選的實施例中，錐形包括如圖30-33所示的異形的和成型錐形284、292或492，圖30-33為圖形元素2016或波導分段2022的相應界面分布的俯視圖。
成型錐形實施例及異形和成型錐形實施例中的成型的理想角度隨波導分段端點的形狀和波導分段之間接頭重疊部分的長度而變化。選擇圖形元素使得具有這樣的角度，這些角度在不造成顯著的二次曝光的前提下在每個接頭中獲得足夠的波導成型。
在另一實施例中，一種用於製造波導30(意為「至少一個」)的方法包括選擇包括多個圖形元素16的中間掩模14，該多個圖形元素中至少一個包括錐形端部(意為「至少一個」)；使用計算機可讀的指令通過選擇的中間掩模圖形元素為波導進行照相排版，該計算機可讀的指令包括這樣一些指令，這些指令經設計以確保對至少一些對的相鄰照相排版的波導分段的每一對，至少有一個波導分段的一個錐形端部與另一波導分段的相鄰端重疊。在該實施例中，「相鄰」是在以下意義下使用的每對波導分段包括重疊的波導分段。
在一個更為具體的相關實施例中，波導包括雙向波導，且計算機可讀的指令包括這樣的指令，這些指令經設計用以保證對於至少一些對的相鄰照相排版的波導分段的每一對來說，一個波導分段的錐形端部與另一個波導分段的相鄰錐形端部重疊。
在任一波導製造方法的實施例中，可以從以上針對圖12-33所述的異形和成型錐形實施例中選擇錐形。
在另一實施例中，波導30包括多個波導分段，該多個波導分段中的每一個包括錐形端部且與該多個波導分段中其他的至少一個相鄰接。大量更多的具體波導實施例包括從以上針對圖12-33所述的異形和成型錐形中選擇的錐形。
本發明的前述實施例可以用於多種組合併具有很多益處，包括作為一個例子，通過將波導分解為一系列圖形元素實現亞微米的公差的潛力，印刷這一系列圖形元素為已完成的波導進行照相排版，該已完成的波導針對HDI(高密度互連)光子器件中的實際器件位置進行了適配。
儘管這裡僅展示並描述了本發明的某些特徵，本領域的普通技術人員將能夠想到許多修改和變化。因此，要理解的是，所附權利要求意在覆蓋本發明真正精神之內的所有此類修改和變化。
權利要求
1.一種適於製造波導(30)的方法，其包括(a)測量光子器件(31，32，34)相對於襯底(20)的位置偏差；(b)生成計算機可讀的指令，用於使用多個圖形元素(16)來形成所述波導；(c)按照所述計算機可讀的指令在所述襯底上為所述波導進行照相排版。
2.如權利要求1所述的方法，其中(a)包括通過平動誤差表示所述光子器件的實際位置。
3如權利要求2所述的方法，其中(b)包括生成計算機可讀的指令以補償所述平動誤差。
4如權利要求2所述的方法，其中(a)包括通過所述平動誤差表示所述光子器件的空隙的實際位置。
5.如權利要求1所述的方法，其中(a)包括通過轉動誤差和平動誤差表示所述光子器件的實際位置，且其中(b)包括生成計算機可讀的指令以補償所述轉動和平動誤差。
6.如權利要求1所述的方法，其進一步包括，在(a)之前，在所述襯底上形成標記(21)，其中(a)包括測量所述光子器件相對於所述標記的位置。
7.如權利要求1所述的方法，其中(b)包括生成確認中間掩模(14)的計算機可讀的指令，且其中(c)包括使用所述中間掩模。
8.如權利要求7所述的方法，其中(b)包括確定最佳圖形元素以及使用用以確定所述中間掩模的所述最佳圖形元素。
9.如權利要求7所述的方法，其中(b)包括生成用於使用所述多個圖形元素來形成具有成型端點(33)的波導的所述計算機可讀的指令，且其中使用所述中間掩模包括使用灰度級中間掩模。
10.如權利要求7所述的方法，其中(c)包括使用晶片步進機(26)。
11.如權利要求10所述的方法，其中(c)包括將所述中間掩模保持在靜止位置以及使用用於移動所述襯底的所述晶片步進機。
12.如權利要求10所述的方法，其中(c)包括在所述波導上方提供光致抗蝕劑(27)，通過所述中間掩模將所述光致抗蝕劑曝光，以及使用所述光致抗蝕劑構圖所述波導。
13.如權利要求12所述的方法，其中(c)進一步包括使用所述光致抗蝕劑以通過幹法蝕刻所述光致抗蝕劑和波導來構圖所述波導。
14.如權利要求12所述的方法，其中(c)進一步包括在所述波導和所述光致抗蝕劑之間提供金屬化層(29)，以及，在通過所述中間掩模將所述光致抗蝕劑曝光後，溼法蝕刻所述金屬化層，通過所述已蝕刻的金屬化層幹法蝕刻所述波導，以及除去所述已蝕刻的金屬化層。
15.如權利要求10所述的方法，其中(c)包括通過所述中間掩模曝光所述波導對所述波導進行照相排版。
16.如權利要求1所述的方法，其進一步包括，在(a)之前，提供一基本平坦的襯底。
17.如權利要求16所述的方法，其進一步包括，在(a)之前，定位包括垂直空腔表面發射雷射器(VCSEL(32))的光子器件。
18.如權利要求17所述的方法，其進一步包括，在(a)之後和(c)之前，在所述VCSEL上方提供一微透鏡(35)。
19.如權利要求1所述的方法，其中(a)包括測量包括VCSEL(32)和光探測器(34)的光子器件的位置偏差。
20.如權利要求19所述的方法，其中(b)包括生成用於製造基本水平的波導(230)的計算機可讀的指令。
21.如權利要求19所述的方法，其中(b)包括生成用於製造包括適配部分(38)的波導的計算機可讀的指令。
22.如權利要求21所述的方法，其中(b)包括生成用於製造包括由所述適配部分(38)連接的兩個基本水平部分(130)的波導的計算機可讀的指令。
23.如權利要求1所述的方法，其中(a)包括通過平動誤差表示所述光子器件的實際位置，其中(b)包括生成計算機可讀的指令以補償所述平動誤差，且其中(b)包括生成用於製造包括適配部分(38)和由所述適配部分連接的兩個基本水平部分(130)的波導的計算機可讀的指令。
24.如權利要求23所述的方法，其中(b)包括生成用於在所述基本水平部分之一中製造拉伸區域(70，72)的計算機可讀的指令。
25.如權利要求23所述的方法，其中所述適配部分包括直線拉伸區域(70)和平動彎曲區域(74)。
26.如權利要求25所述的方法，其中所述平動彎曲區域在X和Y方向都有偏移。
27.存儲計算機命令的計算機可讀媒體，用於命令計算機系統(11)編寫計算機可讀的指令以使用多個圖形元素(16)形成波導(30)，所述計算機命令包括(a)訪問對準文件(44)，該文件包括描述光子器件在襯底上的實際位置的數據；(b)訪問計算機輔助設計閃速文件(46)，該文件包括描述圖形元素在襯底上理想的安排位置的數據；(c)訪問中間掩模索引(52)，該索引包括多個中間掩模文件(50)，每個中間掩模文件包括相應中間掩模上的可用圖形元素的列表；(d)訪問適配類型文件(48)，該文件包括關於中間掩模重疊的數據，用於光子器件的定位偏移誤差；以及(e)使用所述對準文件、所述CAD閃速文件、中間掩模索引和所述適配類型文件以提供計算機可讀的指令，用於(i)選擇中間掩模和(ii)控制支撐所述中間掩模的晶片步進機和在所述中間掩模對側位置的光源，該光源用於通過所述中間掩模向所述襯底提供光。
28.如權利要求27所述的媒體，其中(e)(ii)包括指定晶片步進機(26)的曝光位置。
29.如權利要求28所述的媒體，其中(e)(ii)包括指定將在晶片步進機遍次中使用的中間掩模(14)。
30.如權利要求29所述的媒體，其中(e)(iii)包括為多個波導分段(22)的每一個指定曝光參數。
31.如權利要求30所述的媒體，其中所述曝光參數包括位置坐標和中間掩模開口偏移。
32.如權利要求31所述的媒體，其中所述曝光參數進一步包括曝光量和焦點。
33.一種中間掩模(14)，其包括多個圖形元素(16)，所述多個圖形元素中至少一個包括錐形端部。
34.如權利要求33所述的中間掩模，其中所述錐形端部的錐形包括異形錐形(78)。
35.如權利要求34所述的中間掩模，其中所述異形錐形包括展寬錐形(78，92)。
36.如權利要求34所述的中間掩模，其中所述異形錐形包括窄化錐形(80、82、84、86、88、90)。
37.如權利要求34所述的中間掩模，其中所述異形錐形包括圓形錐形(84)。
38.如權利要求34所述的中間掩模，其中所述異形錐形包括角形錐形(78、80、82、86、88、90)。
39.如權利要求33所述的中間掩模，其中所述錐形端部的錐形包括成型錐形(284、292、392、492)。
40.如權利要求39所述的中間掩模，其中所述成型錐形包括異形和成型錐形(284、392、492)。
41.一種用於製造波導(30)的方法，其包括選擇包括多個圖形元素(16)的中間掩模，所述多個圖形元素中至少一個包括錐形端部；使用計算機可讀的指令用於通過選擇的所述中間掩模的圖形元素對所述波導進行照相排版，所述計算機可讀的指令包括這樣的指令，這些指令經設計用以保證對於至少一些成對的相鄰照相排版的波導分段的每一對來說，至少一個波導分段的一個錐形端部與其他波導分段的相鄰端部重疊。
42.如權利要求41所述的方法，其中所述計算機可讀的指令包括這樣的指令，這些指令經設計用以保證對於至少一些成對的相鄰照相排版的波導分段的每一對來說，一個波導分段的錐形端部與其他波導分段的相鄰錐形端部重疊。
43.如權利要求41所述的方法，其中所述至少一個錐形端部的錐形包括異形錐形(78)。
44.如權利要求43所述的方法，其中所述異形錐形為展寬錐形(78、92)或窄化錐形(80、82、84、86、88、90)。
45.如權利要求43所述的方法，其中所述異形錐形包括圓形錐形(84)。
46.如權利要求43所述的中間掩模，其中所述異形錐形包括角形錐形(78、80、82、86、88、90)。
47.如權利要求41所述的方法，其中所述至少一個錐形端部的錐形包括成型錐形(284、292、392、492)。
48.如權利要求47所述的方法，其中所述成型錐形包括異形和成型錐形(284、392、492)。
49.一種波導(30)，其包括多個波導分段，所述多個波導分段中的每一個包括錐形端部且與所述多個波導分段中其他的至少一個相鄰接。
50.如權利要求49所述的波導，其中所述錐形端部的錐形包括異形錐形(78)。
51.如權利要求50所述的波導，其中所述異形錐形包括展寬錐形(78，92)。
52.如權利要求50所述的波導，其中所述異形錐形包括窄化錐形(80、82、84、86、88、90)。
53.如權利要求50所述的波導，其中所述異形錐形包括圓形錐形(84)。
54.如權利要求50所述的波導，其中所述異形錐形包括角形錐形(78、80、82、86、88、90)。
55.如權利要求49所述的波導，其中所述錐形端部的錐形包括成型錐形(284、292、392、492)。
56.如權利要求55所述的波導，其中所述成型錐形包括異形和成型錐形(284、392、492)。
全文摘要
適於製造波導(30)的方法，該方法包括測量光子器件(31，32，34)相對於襯底(20)的位置偏差；生成計算機可讀的指令，用於使用多個圖形元素(16)以形成波導；以及按照計算機可讀的指令在襯底上為波導進行照相排版。中間掩模(14)包括多個圖形元素，該多個圖形元素中至少一個包括錐形端部。波導(30)包括多個波導分段(22)，該多個波導分段中的每一個包括錐形端部且與該多個波導分段中其他的至少一個相鄰接。
文檔編號G02B6/13GK1682138SQ03822106
公開日2005年10月12日 申請日期2003年7月24日 優先權日2002年7月29日
發明者歐內斯特·W·鮑爾奇, 倫納德·R·道格拉斯, 施旻宜 申請人:通用電氣公司