用于制造波导的方法和装置及由其制造的波导制造方法及图纸

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。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
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。
技术实现思路
简单地说，根据本专利技术的一个实施例，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。按照本专利技术的另一实施例，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。按照本专利技术的另一实施例，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。按照本专利技术的另一实施例，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。按照本专利技术的另一实施例，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。附图说明参照附图阅读以下的详细说明将更好地理解本专利技术的这些及其他特征、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示出了用于根据本专利技术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，示出了按照本专利技术的一个实施例制造的波导端点。图6-9是按照本专利技术的若干实施例制造的波导的俯视图。图10是示出按照本专利技术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专利技术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专利技术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是按照本专利技术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是按照本专利技术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示出了用于根据本专利技术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。根据本专利技术的一个实施例，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。本专利技术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的正本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：欧内斯特W鲍尔奇，伦纳德R道格拉斯，施旻宜，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]