用于制造波导的方法和装置及由其制造的波导的制作方法

专利名称：用于制造波导的方法和装置及由其制造的波导的制作方法
背景技术：
可以使用平版印刷技术利用聚合物或无机材料制造波导，在平版印刷技术中对准掩模并曝光感光材料。在这类技术中，如果要通过单模波导连接几个光学器件，器件的位置必须要精确到亚微米的公差。
例如，在一种用于有源地将VCSEL(垂直腔面发射激光器)对准光纤的通用方法中，VCSEL芯片是在监视波导输出的同时对准到波导上的。典型光子模块的装配成本的一大半是在这种有源对准工艺过程中造成的。
因此理想地是具有调节波导和器件位置的能力，从而放松制造过程中器件位置的定位公差的要求。此外有用的是，具有一种成本不高的制造技术，这种制造技术能够在对准之前将VCSEL芯片和探测器固定到位。

发明内容
简单地说，根据本发明的一个实施例，一种用于自适应地制造波导的方法包括测量光子器件相对于衬底的位置偏差；生成计算机可读的指令，用于使用多个图形元素形成波导；以及按照计算机可读的指令在衬底上为波导进行照相排版。
按照本发明的另一实施例，计算机可读媒体存储计算机命令，以指挥计算机系统写出计算机可读的指令，用于使用多个图形元素形成波导。在该实施例中，计算机命令包括访问对准文件(align file)，该文件包括描述光子器件在衬底上的实际位置的数据；访问CAD(计算机辅助设计)闪速文件(flashfile)，该文件包括描述图形元素在衬底上理想的安排位置的数据；访问中间掩模索引(reticle index)，该索引包括多个中间掩模文件，每个中间掩模文件包括相应中间掩模上可用图形元素的列表；访问适配类型文件(adaption typefile)，该文件包括关于中间掩模重叠的数据，用于光子器件的定位偏移误差；以及使用对准文件、CAD闪速文件、中间掩模索引和适应类型文件以提供计算机可读的指令，用于选择中间掩模和控制支撑中间掩模的晶片步进机(wafer stepper)和在中间掩模对侧位置的光源，该光源用于通过中间掩模向衬底提供光。
按照本发明的另一实施例，一种中间掩模包括多个图形元素，该多个图形元素中至少一个包括锥形端部。
按照本发明的另一实施例，一种用于制造波导的方法包括选择包括多个图形元素的中间掩模，该多个图形元素中至少一个包括锥形端部；使用计算机可读的指令通过选择的中间掩模图形元素为波导进行照相排版，该计算机可读的指令包括这样一些指令，这些指令经设计以确保对至少一些成对的相邻照相排版的波导分段中的每一对，至少有一个波导分段的一个锥形端部与另一波导分段的相邻端重叠。
按照本发明的另一实施例，一种波导包括多个波导分段，该多个波导分段的每一个包括锥形端部且与多个波导分段中的至少一个其他分段相邻。


参照附图阅读以下的详细说明将更好地理解本发明的这些及其他特征、方面和优势，在整个附图中相同的标记代表相同的部件，其中图1示出了用于根据本发明的一个实施例的波导制造系统。
图2为在图1的实施例中任选使用的几层材料的侧视图。
图3是包括多个图形元素的中间掩模的俯视图。
图4是使用图3的中间掩模的图形元素制造的波导Mach-Zender干涉仪设备的示例俯视图。
图5是一截面侧视图，示出了按照本发明的一个实施例制造的波导端点。
图6-9是按照本发明的若干实施例制造的波导的俯视图。
图10是示出按照本发明的一个实施例的计算机文件的方框图。
图11-18为俯视图，示出了主要用于双向光传输的按照本发明的若干实施例的图形元素的异形锥形或相应的波导分段。
图19-24为俯视图，示出了主要用于单向光传输的按照本发明的若干实施例的图形元素的异形锥形或相应的波导分段。
图25是按照本发明的一个实施例的图形元素或相应波导分段的异形锥形的俯视图。
图26是图25的波导分段的截面的透视图。
图27是两个图25所示类型的图形元素或相应波导分段的俯视图。
图28和29分别是图27所示类型的波导分段的截面的透视图和俯视图。
图30-33是按照本发明的若干实施例的图形元素或相应波导分段的俯视图。
具体实施例方式
图1示出了用于根据本发明的一个实施例的波导制造系统10，而图2为在图1的实施例中任选使用的几层材料的侧视图。
根据本发明的一个实施例，一种适于制造波导30(意为“至少一个波导”)的方法包括测量光子器件31、32、34(图5-9示出，且意为“至少一个光子器件”)相对于衬底20的位置偏差，生成计算机可读的指令以使用多个图形元素16通过应用位置偏差的测量结果形成波导30，以及按照计算机可读的指令在衬底上为波导进行照相排版。
典型地，波导30包括，例如，诸如聚合物的有机材料，或例如，诸如淀积玻璃或半导体材料的无机材料，且根据所选的材料和层数，具有大约两微米到大约五十微米左右的厚度。由于波导30薄的本质，为防止衬底20的粗糙引起通过波导30的光发生反射，衬底20典型地包括基本平坦的衬底。这里使用“基本平坦”是指平坦度与抛光的硅晶片相当。在一个实施例中，衬底30进一步包括一种稳定的低膨胀系数材料(亦即，具有大约4ppm/度C(每摄氏度百万分之)左右的热膨胀系数)。衬底的一个示例材料为抛光的石英。
光子器件31的例子包括垂直腔面发射激光器(VCSEL)32和光探测器34。VCSEL在使用时一般放置得基本水平且与波导的表面垂直。本发明不仅仅局限于通信用的单模VCSEL但对其特别有用，这种VCSEL要求高质量的信号和高的数据速率。在更为具体的实施例中，在VCSEL32上方提供微透镜35(图5)，用于聚焦从VCSEL发出的发散光。
典型地，在测量位置偏差之前在衬底20上形成标记21(图6)，且相对于该标记测量光子器件31。在一个例子中，使用传统的光刻技术制造高对比度的″+″。
在一个实施例中，测量光子器件31相对于衬底20的位置偏差包括通过平动误差(translational error)表示光子器件31的实际位置。典型地平动误差由X和Y方向的位置误差表示。可以从市场上买到，例如Visionary Systems这类公司生产的亚微米测量系统。在该实施例中，在确定平动误差之后，生成计算机可读的指令以补偿嵌入式光子器件的平动误差。
在有些实施例中，光子器件31的实际位置还由转动误差(rotational error)表示，而计算机可读的指令补偿两种误差。转动误差典型地由θ方向的位置误差表示，该误差在光子器件31不与衬底垂直时发生。对转动误差进行补偿的能力一般包括在衬底和照相排版装置(作为例子，在图1中示为光源12、中间掩模14和聚焦光学器件18)之间转动。在此类转动不适合时，另一个选择是通过平动误差表示孔隙本身的实际位置或光子器件的其他点光源。
典型地，计算机可读的指令的生成包括确认用于照相排版期间的中间掩模14(意为“至少一个中间掩模”)。该中间掩模用于提供大小与图形元素16相同的(这些中间掩模常被称为“掩模(mask)”或1X中间掩模)或大小与图形元素不同的波导分段22。在一个实施例中，举例来说，该不同尺寸为大约为5的减缩系数。图形元素可以包括开口或厚度的减少或者不透明得足以允许所需量的光通过，或者是开口和厚度减少的组合。
在一个实施例中，波导分段与图形元素相比不同的尺寸为大约是5的减缩系数。在更为具体的实施例中，中间掩模14包括具有约127mm边的正方形，该正方形又包括一内部有源区(包括图形元素的区域)，该内部有源区包括边长约为50mm的正方形，对于5X减缩系数的实施例该正方形转换为边长约10mm的正方形曝光区域。在一个例子中，图形元素具有约7mm到约10mm范围内的长度、小于或等于大约50微米的高度、约5微米的宽度，且与相邻图形元素间隔约1mm。
图3是包括多个图形元素116、216和316的中间掩模114的俯视图，而图4为使用图3的中间掩模的图形元素116、216和316制造的波导30的Mach-Zender干涉仪设备的示例俯视图。尽管为了举例示出了三个图形元素，图形元素的数量越多，波导设计和适应性具有越大的灵活性。在一个实施例中，计算机可读的指令的生成包括确定最佳图形元素和使用该最佳图形元素确认中间掩模。图4所示具有一分裂波导，仅为举例之用。在有些应用中，这种分裂有助于空间调制。
其中使用VCSEL的典型实施例包括镜子(例如典型地为45度的镜子)，用于反射来自VCSEL的光以覆盖波导。
图5是截面侧视图，示出了按照本发明的一个实施例制造的波导端点，其中计算机可读的指令的生成包括生成计算机可读的指令以使用多个图形元素形成具有异形端点33的波导。在该实施例中，用于生成异形端点的中间掩模包括一灰度级中间掩模(有时称为二元半色调网点掩模(binary halftonemask))。通过使用灰度级中间掩模，可以与相应波导分段同时制造所需的角度(典型但未必是大约45度)。可以通过改变图形元素的透射率(例如在图25中示为元件2216)形成和调整该角度的坡度。为了将光的分散度降到最低，如果VCSEL 32位于该角度的反射点大约12μm(Z方向)是有用的，更优选地是处于大约10微米范围之内。
在有些使用边发射激光二极管(未示出)的实施例中，一般不使用距光子器件最近的波导末端的此类异形端点。在这些实施例中，激光器孔径设计得与波导处于同一平面的高度并与波导对准。
在一个实施例中，照相排版包括使用晶片步进机26(图1)。在本发明的一更具体实施例中，中间掩模保持在静止位置，而晶片步进机用于将衬底移动到预定的位置。在该实施例中，光源12(图1)一般保持静止，而通过掩蔽片(masking blade)(未示出)进行中间掩模边缘掩蔽用来盖住或不盖住中间掩模，且一快门机构(未示出)控制着来自光源12的光。修改步进机软件以在计算机指令的指挥下移动衬底时在定位过程中提供更多的灵活性，这有着附加的好处。
照相排版技师可以采取几种方便形式中的任一种。在一个实施例中，例如，在波导30的材料上方提供光致抗蚀剂27(图2)，通过中间掩模16使光致抗蚀剂27暴露到光中，然后使用光致抗蚀剂27构图波导30。在该实施例中，使用光致抗蚀剂构图波导一般通过干法蚀刻该光致抗蚀剂和波导二者完成。更具体地说，在灰度级中间掩模的实施例中，中间掩模的灰度级部分用于在将要于其中形成波导的异形端点33(图5)的区域中部分地蚀刻该透光致抗蚀剂。干法蚀刻然后蚀刻透该光致抗蚀剂和波导两者。典型地，选择材料使得蚀刻以基本相同的速率发生。一个蚀刻技术的例子是活性离子蚀刻。对于这种技术来说，厚的低反差处理的光致抗蚀剂，例如AZ 4660TM光致抗蚀剂(AZ为Hoechst Celanese Corporation的商标)特别有用。
在一相关实施例中，除光致抗蚀剂之外，还使用了一金属化层29。在该实施例中，金属化层29在波导30的材料和光致抗蚀剂之间提供。在将光致抗蚀剂27通过中间掩模14暴露于光之后，湿法蚀刻金属化层29以制作金属化层掩模。在该实施例中，该金属化层包括可以不伤害其下的波导而进行湿法蚀刻的材料。在一个实施例中，例如，该金属化层包括镍，且波导材料包括诸如聚(甲基丙烯酸甲酯)或聚醚酰亚胺(polyetherimide)的聚合物。然后通过金属化层干法蚀刻波导。在干法蚀刻过程中，金属化层保护着其下的波导(但不允许同时制造有角度的端点33)。最后，除去金属化层29。
在又一个照相排版的实施例中，通过将波导经过中间掩模曝光形成波导。在该实施例中，通过中间掩模将波导曝光、显影，然后定影。对该实施例特别有用的材料包括可光聚合的单体、低聚物，或聚合物，例如，如Xu等人在美国专利No.6306563中所述的材料。当材料曝光时(有时被称为“光致退色”或直接照相排版的工艺)，折射率发生变化且所需的波导形成。未曝光的材料能够除去或留在原处。
图6和7为按照本发明的若干实施例制造的波导230和130的俯视图。为了图解的目的，未示出各个波导分段22(图1)。在这些实施例中，光子器件包括VCSEL 32和光探测器34。图6和7还示出了适配(adapted)和未适配(non-adapted)的有源设备42和36的任选使用。在需要进行光调制时，将波导与连接到电流源的诸如金属化层的有源器件重叠是有用的。
在图6的实施例中，计算机可读的指令的生成包括生成计算机可读的指令以制造基本水平的波导230，该波导230在VCSEL 32和探测器34之间的整个距离上进行了适应性适配。这里使用“基本水平”意思是说将波导构图以大致沿着最短距离从一个位置延续到另一个位置。实际上，在使波导分段(未示出)对准时会出现轻微的曲线和凹凸之处，而且，所得到的波导将不会是完全水平的。
与图6的实施例不同，图7的实施例是这样一个实施例，其中计算机可读的指令是用于制造包括适应性适配部分38的波导的。更具体地说，图7的实施例给出了一种波导，其包括由适应性适配部分38连接的两个基本水平部分37。在图6的实施例中，其中的适配是“完全的”，与图7的实施例的适配区域40(“部分”适配)相比，波导分段之间的接头存在较小的角度，不过，在将光子器件与波导对准(调整垂直)的时候有更大的困难。适配区域40的尺寸越大，将水平部分和适配部分之间的角度(从而耦合损耗)降到最低就有更多的灵活性。
在图6和7的实施例中，将波导与光子器件互连的图形元素的数量取决于角度，但典型地应当在大约50到大约100度的范围内。图8和9为按照本发明的若干其他实施例制造的波导的俯视图，其具有易于进行波导对准且减小由适配部分造成的角度的陡峭度的益处。
图8和9的实施例以图7的实施例为基础。在这些实施例中，该方法实施例的计算机可读的指令包括用于制造基本水平部分37之一(意为“至少一个”)中的拉伸区域70或72的指令。允许在拉伸区域72和70(图9)中进行照相排版的互连，以在转换校正之前基于因图形元素的各重叠部分引起的光子器件31的平动误差在相应的X或Y轴中伸展或收缩。这一重叠部分限制了可能施加的转换的最大值。一个伸展例子在图8中示出，其中波导分段122和222之间的接头(重叠部分)128可以进行调整以改变波导的长度。
在图8的实施例中，适配部分包括直线拉伸区域72和平动弯曲区域74。波导分段322和422之间的接头228可以进行调整以便在X和Y方向上偏移平动弯曲区域。尽管为了举例示出了一个平动弯曲区域，可以使用多个平动弯曲区域。此外，在有些实施例中，弯曲区域是未适配的。图8和9的“过渡”弯曲区域所示的弯曲量稍加放大，以便图示。弯曲越缓和，光传输的损失越少。
在一个实施例中，在测量位置偏差和生成计算机可读的指令之前，在波导的设计中制作出特定区域。在一种特定方法中，如图9所示，指定了五个区域(1)未适配的波导区域76，(2)X拉伸区域72，(3)Y拉伸区域70，(4)X、Y平动弯曲区域74，以及(5)X，Y转换连接区域68。然后使用传统掩模在未适配区域76和68中对设计图案进行照相排版，并根据光子器件的位置在弯曲和拉伸区域72、74和70中完成偏移。需要的图形元素的数量可以减少，因为非偏移区域中的图形元素已经定影。弯曲区域中的转弯半径将取决于折射率，但是，一般地，转弯半径越大，过渡就越平缓。在一个实施例中，转弯半径在毫米到厘米的范围内。
图10是示出按照本发明一个实施例的计算机文件的方框图。在图10的实施例中，计算机可读媒体存储计算机命令，用于命令计算机系统11(图1)编写计算机可读的指令以使用多个图形元素16形成波导30，这一过程包括访问对准文件44，该文件包括描述光子器件在衬底上的实际位置的数据；访问CAD(计算机辅助设计)闪速文件46，该文件包括描述图形元素在衬底上理想的安排位置的数据；访问中间掩模索引52，该索引包括多个中间掩模文件50，每个中间掩模文件包括相应中间掩模上可用图形元素的列表；访问适配类型文件48，该文件包括关于中间掩模重叠的数据，用于光子器件的定位偏移误差；以及，在转换程序54内，使用对准文件、CAD闪速文件、中间掩模索引文件和适配类型文件以提供计算机可读的指令，用于选择中间掩模14(意为“至少一个”)和控制支撑衬底20的晶片步进机26和在中间掩模对侧位置的光源12，该光源用于通过中间掩模向衬底提供光(图1)。
计算机系统11可以包括例如，一个或多个数字处理器、模拟处理器或其组合。在一个实施例中，转换程序指定晶片步进机的曝光位置。如上所述，在使用用于定位衬底的晶片步进机时灵活性是有利的。
在另一实施例中，转换程序指定将在晶片步进机遍次(pass)中使用的中间掩模。每次改变中间掩模时，新的曝光开始，就认为开始了新的一“遍”。如果一个波导全部所需的图形元素都位于一个中间掩模上，一遍就足够制造波导了。在一个示例实施例中，每个中间掩模上有大约5到大约10个图形元素。
典型地，转换程序进一步为每个波导分段指定曝光参数。在一个实施例中，曝光参数包括位置坐标和中间掩模开口的偏移。这些参数用于指引中间掩模边缘掩蔽片(未示出)以遮蔽除将要曝光的部分之外的中间掩模的所有区域。位置坐标用于指引中间掩模往哪里放置掩蔽片的新的XY中心。中间掩模开口偏移用于控制掩蔽片开多宽的口。在更为具体的实施例中，曝光参数进一步包括曝光、聚焦和中间掩模偏移。在一个使用参数的例子中，将衬底20装入步进机26中，在步进机26上建立作业，输入步进机参数，为作业装入中间掩模，装入作业软件，并在步进机上对准衬底。
如果一对相邻的波导分段没有对准(例如，如图1中的元件24所示的)，光将被反射回去，并非所有的光都进入想要的方向中。可以单独或组合使用两项技术以将因中间掩模未对准(有时称为平动误差)而引起的波导损失降到最低。一项技术涉及图形元素端部的加工，另一项技术涉及图形元素端部处中间掩模的成型(高度或强度分布)。两项技术都设计得用于高效地导引光能(将损失降到最小)，同时允许一对波导分段之间的稍微粗略的控制和对准要求。
在本发明的一个实施例中，一种中间掩模包括多个图形元素，该多个图形元素中至少一个包括锥形端部(意为“至少一个”)。如下所述，通过使用具有锥形端部的图形元素，中间掩模未对准对于波导光滑度的影响可以得到减少。该锥形可以包括实际的锥形(例如在通过蚀刻构图波导的实施例中)或者折射率锥形(例如在直接通过照相排版构图波导的实施例中)。
图12-24为俯视图，示出了主要用于双向光传输(图12-18)和单向光传输(图19-24)的按照本发明若干实施例的图形元素116和216的异形锥形或相应的波导分段122和222。不论所描述的是图形元素或波导分段，因为形状都是同样的，为了解释简单起见，没有针对每一类复制附图。
如此处所用的，“异形锥形”是指图形元素或波导的XY平面。在图11的实施例中，示出了具有矩形端点的矩形形状，其具有重叠的接头328。相反，在图12-24的实施例中，每一对的至少一个端点具有异形锥形。在图12-18的双向实施例的例子中，每一对的两个端点具有异形锥形78、80、82、84、86、88和90。在图19-23的示例单向实施例中示出了一个异形锥形188、182、180、184、190。不过这种区别并非必须的。例如，在图24的示例单向实施例中示出了两个异形锥形182和92。在双向示例中，选择形状是为了便于两个方向的光透射，而在单向示例中，选择形状是为了在一个方向中集中光。
如图12的异形锥形78和图24的异形锥形92所示，在几个实施例中，异形锥形包括展宽的锥形。在其他实施例中，异形锥形包括窄化锥形，分别如图13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23和24的异形锥形80、82、84、86、88、90、188、182、180、184、190、182所示。
在有些实施例中，异形锥形包括圆形锥形，例如，如图15的锥形84和图22的锥形184所示的。在有些实施例中，异形锥形包括角形锥形，例如，如图12的锥形78、图13的锥形80和图14的锥形82所示的。在其他实施例(未示出)中，具有圆形和角行锥形的组合。
图25为根据本发明一个实施例的图形元素2216或相应波导分段2222(更具体地说，使用灰度级掩模技术获得的波导分段的强度成型)的具有成型的锥形392的俯视图。图26是图25的波导分段的强度成型的透视图。图27是两个图25所示类型的图形元素或相应波导分段的俯视图，图28和29分别是图27所示类型的波导分段的强度成型的透视图和俯视图。
如此处所用的，“成型锥形”是指图形元素或波导的成型和Z平面。对于波导而言，如上所述，锥形可以包括实际锥形或折射率锥形。成型锥形392可以按照针对图5如上所述的类似方式制造。
通过使用灰度级中间掩模，可利于重叠的波导分段之间的自对准。灰度级用于将构图降低约百分之50并与侧面区域23相比在中部区域25增高波导的厚度，这可以在图28和29中最容易看出，图28和29示出了利用具有成型锥形的图形元素制造的两个波导分段。成型锥形的其他益处在于，可以减少波导接头处(根据照相排版实施例，光致抗蚀剂或波导的)二次曝光并可以提供波导分段之间更加平滑的过渡。
在其他的或可选的实施例中，锥形包括如图30-33所示的异形的和成型锥形284、292或492，图30-33为图形元素2016或波导分段2022的相应界面分布的俯视图。
成型锥形实施例及异形和成型锥形实施例中的成型的理想角度随波导分段端点的形状和波导分段之间接头重叠部分的长度而变化。选择图形元素使得具有这样的角度，这些角度在不造成显著的二次曝光的前提下在每个接头中获得足够的波导成型。
在另一实施例中，一种用于制造波导30(意为“至少一个”)的方法包括选择包括多个图形元素16的中间掩模14，该多个图形元素中至少一个包括锥形端部(意为“至少一个”)；使用计算机可读的指令通过选择的中间掩模图形元素为波导进行照相排版，该计算机可读的指令包括这样一些指令，这些指令经设计以确保对至少一些对的相邻照相排版的波导分段的每一对，至少有一个波导分段的一个锥形端部与另一波导分段的相邻端重叠。在该实施例中，“相邻”是在以下意义下使用的每对波导分段包括重叠的波导分段。
在一个更为具体的相关实施例中，波导包括双向波导，且计算机可读的指令包括这样的指令，这些指令经设计用以保证对于至少一些对的相邻照相排版的波导分段的每一对来说，一个波导分段的锥形端部与另一个波导分段的相邻锥形端部重叠。
在任一波导制造方法的实施例中，可以从以上针对图12-33所述的异形和成型锥形实施例中选择锥形。
在另一实施例中，波导30包括多个波导分段，该多个波导分段中的每一个包括锥形端部且与该多个波导分段中其他的至少一个相邻接。大量更多的具体波导实施例包括从以上针对图12-33所述的异形和成型锥形中选择的锥形。
本发明的前述实施例可以用于多种组合并具有很多益处，包括作为一个例子，通过将波导分解为一系列图形元素实现亚微米的公差的潜力，印刷这一系列图形元素为已完成的波导进行照相排版，该已完成的波导针对HDI(高密度互连)光子器件中的实际器件位置进行了适配。
尽管这里仅展示并描述了本发明的某些特征，本领域的普通技术人员将能够想到许多修改和变化。因此，要理解的是，所附权利要求意在覆盖本发明真正精神之内的所有此类修改和变化。
权利要求
1.一种适于制造波导(30)的方法，其包括(a)测量光子器件(31，32，34)相对于衬底(20)的位置偏差；(b)生成计算机可读的指令，用于使用多个图形元素(16)来形成所述波导；(c)按照所述计算机可读的指令在所述衬底上为所述波导进行照相排版。
2.如权利要求1所述的方法，其中(a)包括通过平动误差表示所述光子器件的实际位置。
3如权利要求2所述的方法，其中(b)包括生成计算机可读的指令以补偿所述平动误差。
4如权利要求2所述的方法，其中(a)包括通过所述平动误差表示所述光子器件的空隙的实际位置。
5.如权利要求1所述的方法，其中(a)包括通过转动误差和平动误差表示所述光子器件的实际位置，且其中(b)包括生成计算机可读的指令以补偿所述转动和平动误差。
6.如权利要求1所述的方法，其进一步包括，在(a)之前，在所述衬底上形成标记(21)，其中(a)包括测量所述光子器件相对于所述标记的位置。
7.如权利要求1所述的方法，其中(b)包括生成确认中间掩模(14)的计算机可读的指令，且其中(c)包括使用所述中间掩模。
8.如权利要求7所述的方法，其中(b)包括确定最佳图形元素以及使用用以确定所述中间掩模的所述最佳图形元素。
9.如权利要求7所述的方法，其中(b)包括生成用于使用所述多个图形元素来形成具有成型端点(33)的波导的所述计算机可读的指令，且其中使用所述中间掩模包括使用灰度级中间掩模。
10.如权利要求7所述的方法，其中(c)包括使用晶片步进机(26)。
11.如权利要求10所述的方法，其中(c)包括将所述中间掩模保持在静止位置以及使用用于移动所述衬底的所述晶片步进机。
12.如权利要求10所述的方法，其中(c)包括在所述波导上方提供光致抗蚀剂(27)，通过所述中间掩模将所述光致抗蚀剂曝光，以及使用所述光致抗蚀剂构图所述波导。
13.如权利要求12所述的方法，其中(c)进一步包括使用所述光致抗蚀剂以通过干法蚀刻所述光致抗蚀剂和波导来构图所述波导。
14.如权利要求12所述的方法，其中(c)进一步包括在所述波导和所述光致抗蚀剂之间提供金属化层(29)，以及，在通过所述中间掩模将所述光致抗蚀剂曝光后，湿法蚀刻所述金属化层，通过所述已蚀刻的金属化层干法蚀刻所述波导，以及除去所述已蚀刻的金属化层。
15.如权利要求10所述的方法，其中(c)包括通过所述中间掩模曝光所述波导对所述波导进行照相排版。
16.如权利要求1所述的方法，其进一步包括，在(a)之前，提供一基本平坦的衬底。
17.如权利要求16所述的方法，其进一步包括，在(a)之前，定位包括垂直空腔表面发射激光器(VCSEL(32))的光子器件。
18.如权利要求17所述的方法，其进一步包括，在(a)之后和(c)之前，在所述VCSEL上方提供一微透镜(35)。
19.如权利要求1所述的方法，其中(a)包括测量包括VCSEL(32)和光探测器(34)的光子器件的位置偏差。
20.如权利要求19所述的方法，其中(b)包括生成用于制造基本水平的波导(230)的计算机可读的指令。
21.如权利要求19所述的方法，其中(b)包括生成用于制造包括适配部分(38)的波导的计算机可读的指令。
22.如权利要求21所述的方法，其中(b)包括生成用于制造包括由所述适配部分(38)连接的两个基本水平部分(130)的波导的计算机可读的指令。
23.如权利要求1所述的方法，其中(a)包括通过平动误差表示所述光子器件的实际位置，其中(b)包括生成计算机可读的指令以补偿所述平动误差，且其中(b)包括生成用于制造包括适配部分(38)和由所述适配部分连接的两个基本水平部分(130)的波导的计算机可读的指令。
24.如权利要求23所述的方法，其中(b)包括生成用于在所述基本水平部分之一中制造拉伸区域(70，72)的计算机可读的指令。
25.如权利要求23所述的方法，其中所述适配部分包括直线拉伸区域(70)和平动弯曲区域(74)。
26.如权利要求25所述的方法，其中所述平动弯曲区域在X和Y方向都有偏移。
27.存储计算机命令的计算机可读媒体，用于命令计算机系统(11)编写计算机可读的指令以使用多个图形元素(16)形成波导(30)，所述计算机命令包括(a)访问对准文件(44)，该文件包括描述光子器件在衬底上的实际位置的数据；(b)访问计算机辅助设计闪速文件(46)，该文件包括描述图形元素在衬底上理想的安排位置的数据；(c)访问中间掩模索引(52)，该索引包括多个中间掩模文件(50)，每个中间掩模文件包括相应中间掩模上的可用图形元素的列表；(d)访问适配类型文件(48)，该文件包括关于中间掩模重叠的数据，用于光子器件的定位偏移误差；以及(e)使用所述对准文件、所述CAD闪速文件、中间掩模索引和所述适配类型文件以提供计算机可读的指令，用于(i)选择中间掩模和(ii)控制支撑所述中间掩模的晶片步进机和在所述中间掩模对侧位置的光源，该光源用于通过所述中间掩模向所述衬底提供光。
28.如权利要求27所述的媒体，其中(e)(ii)包括指定晶片步进机(26)的曝光位置。
29.如权利要求28所述的媒体，其中(e)(ii)包括指定将在晶片步进机遍次中使用的中间掩模(14)。
30.如权利要求29所述的媒体，其中(e)(iii)包括为多个波导分段(22)的每一个指定曝光参数。
31.如权利要求30所述的媒体，其中所述曝光参数包括位置坐标和中间掩模开口偏移。
32.如权利要求31所述的媒体，其中所述曝光参数进一步包括曝光量和焦点。
33.一种中间掩模(14)，其包括多个图形元素(16)，所述多个图形元素中至少一个包括锥形端部。
34.如权利要求33所述的中间掩模，其中所述锥形端部的锥形包括异形锥形(78)。
35.如权利要求34所述的中间掩模，其中所述异形锥形包括展宽锥形(78，92)。
36.如权利要求34所述的中间掩模，其中所述异形锥形包括窄化锥形(80、82、84、86、88、90)。
37.如权利要求34所述的中间掩模，其中所述异形锥形包括圆形锥形(84)。
38.如权利要求34所述的中间掩模，其中所述异形锥形包括角形锥形(78、80、82、86、88、90)。
39.如权利要求33所述的中间掩模，其中所述锥形端部的锥形包括成型锥形(284、292、392、492)。
40.如权利要求39所述的中间掩模，其中所述成型锥形包括异形和成型锥形(284、392、492)。
41.一种用于制造波导(30)的方法，其包括选择包括多个图形元素(16)的中间掩模，所述多个图形元素中至少一个包括锥形端部；使用计算机可读的指令用于通过选择的所述中间掩模的图形元素对所述波导进行照相排版，所述计算机可读的指令包括这样的指令，这些指令经设计用以保证对于至少一些成对的相邻照相排版的波导分段的每一对来说，至少一个波导分段的一个锥形端部与其他波导分段的相邻端部重叠。
42.如权利要求41所述的方法，其中所述计算机可读的指令包括这样的指令，这些指令经设计用以保证对于至少一些成对的相邻照相排版的波导分段的每一对来说，一个波导分段的锥形端部与其他波导分段的相邻锥形端部重叠。
43.如权利要求41所述的方法，其中所述至少一个锥形端部的锥形包括异形锥形(78)。
44.如权利要求43所述的方法，其中所述异形锥形为展宽锥形(78、92)或窄化锥形(80、82、84、86、88、90)。
45.如权利要求43所述的方法，其中所述异形锥形包括圆形锥形(84)。
46.如权利要求43所述的中间掩模，其中所述异形锥形包括角形锥形(78、80、82、86、88、90)。
47.如权利要求41所述的方法，其中所述至少一个锥形端部的锥形包括成型锥形(284、292、392、492)。
48.如权利要求47所述的方法，其中所述成型锥形包括异形和成型锥形(284、392、492)。
49.一种波导(30)，其包括多个波导分段，所述多个波导分段中的每一个包括锥形端部且与所述多个波导分段中其他的至少一个相邻接。
50.如权利要求49所述的波导，其中所述锥形端部的锥形包括异形锥形(78)。
51.如权利要求50所述的波导，其中所述异形锥形包括展宽锥形(78，92)。
52.如权利要求50所述的波导，其中所述异形锥形包括窄化锥形(80、82、84、86、88、90)。
53.如权利要求50所述的波导，其中所述异形锥形包括圆形锥形(84)。
54.如权利要求50所述的波导，其中所述异形锥形包括角形锥形(78、80、82、86、88、90)。
55.如权利要求49所述的波导，其中所述锥形端部的锥形包括成型锥形(284、292、392、492)。
56.如权利要求55所述的波导，其中所述成型锥形包括异形和成型锥形(284、392、492)。
全文摘要
适于制造波导(30)的方法，该方法包括测量光子器件(31，32，34)相对于衬底(20)的位置偏差；生成计算机可读的指令，用于使用多个图形元素(16)以形成波导；以及按照计算机可读的指令在衬底上为波导进行照相排版。中间掩模(14)包括多个图形元素，该多个图形元素中至少一个包括锥形端部。波导(30)包括多个波导分段(22)，该多个波导分段中的每一个包括锥形端部且与该多个波导分段中其他的至少一个相邻接。
文档编号G02B6/13GK1682138SQ03822106
公开日2005年10月12日 申请日期2003年7月24日 优先权日2002年7月29日
发明者欧内斯特·W·鲍尔奇, 伦纳德·R·道格拉斯, 施旻宜 申请人:通用电气公司