一种集成光学器件的生产方法技术

提出一种在基片上制作集成光学器件（１）的方法。其中器件（１）包括各含有至少一个光学元件的第一和第二区。第一和第二区被相对无特征部分的第三区分隔开。第三区提供了第一和第二区之间的光学连通。所述方法使用了照相平版印刷（法）的步进器来限定基片上的光学元件的特征部分。可以将第一区的光学元件的特征部分限制在第一曝光区域和将第二区（３）的光学元件的特征部分限制在第二曝光区域。步进器在曝光区域之间移动使第一和第二曝光区域相接触，第一和第二区域之间的重叠区或接触线位于基片上相对无特征部分的第三区内。此方法可以用于形成波导光栅阵列。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及了光子学线路领域，更具体地讲涉及一种制造集成光学器件的方法。实际上，AWG通常集成在基片上，提供一系列输入波导和一系列输出波导，在两个系列的波导之间有弯曲的波导阵列，这种波导可在耦合区(见下面附图说明图1的进一步介绍)与各波导系列分离。这种AWG在美国专利US5002350中有进一步的介绍。AWG可使光波长空间分离，这种分离是沿阵列中的各弯曲波导的光路差异造成的。一般地，阵列中的波导长度是经过了仔细的设计，所以，与相邻较短波导相比，波导长出的距离是恒定的。不管增量是常数还是变化的，所有的AWG都要求波导长度要经精确地计算、确定界限和加工制造。如果这种器件制作的很差，在各波导路径长度上的误差会造成该器件提供的相邻波长间的隔离减少。在制作AWG的过程中，需要将设计的器件转移到将进行制作的基片(一般是硅片)。以前是采用下面两种方法之一来进行的(a)采用1∶1的石英/铬光学掩模和标准紫外光致抗蚀剂照相平版印刷；或 (b)利用聚焦的电子束直接将图案绘到材料表面的薄抗蚀涂层上。本专利技术目的是提供另外的制作AWG器件的方法，可以使器件制作的更精确。通过将第一和第二曝光区域之间的接触线或重叠区位于基片上第三个相对无特征部分的区，可以避免光学元件的偏移或未对齐，如果接触线或重叠区经过光学元件就会发生这种偏移。例如，这种发生在波导的两部分之间的偏移将影响到光学器件的操作，还可能阻止光学信号通过该器件传递，或干扰器件内的光通道的长度。然而，在第三个相对无特征部分区内的偏移会有少得多的影响，因为第三区没有光学元件。光学元件的操作可以因区域之间的微小偏移就基本上被破坏。一般来说，区域是矩形的，但是只要相近的区域可以互相接触，和只要发生重叠的区是相对无特征部分的，任何形状的区域都可采用。所述区域的面积希望有至少400mm2，最好有至少700mm2。应当注意到上述区域的面积较大是为了照相平版印刷(法)的分步操作。可采用分步所需的照相平版印刷(法)的步进器，但其仅用于非常专门的领域，如多个Gbit动态随机存储器(DRAM)。和超大规模集成(ULSI)电子微处理器。曝光区域最好对齐，这样可使其间的重叠区域的纵轴或接触线不正交于从第一区域射到第二区域的光线方向。最好是，重叠区域的纵轴线或接触线位于与从第一区域射到第二区域的光线相正交的方向有一角度的位置，该角度至少是45°，最好是至少60°。例如，从图1可见，这种边界的轴线与从第一区域射到第二区域的光线方向形成了大约30°。即，与光线发射方向的正交方向成60°。边界的这种方位有助于减少任何第一与第二区域的偏移对器件操作的影响。通过依次曝光将一系列预定图案的放大掩模缩小到基片上的预定尺寸，本专利技术的方法允许照相平版印刷蚀刻以比上面所提到的现有方法更高的精度进行。缩小(即减小)的程度希望至少有系数3，最好至少达到系数5。基片一般是硅片，最好是硅-绝缘体片。一般地，步进器可达到的分辨率在0.25μm和0.70μm之间，如0.35μm。在另一个方面，本专利技术提供了通过上面介绍的方法得到的集成光学元件。图1是显示根据本专利技术一个实施例的步进器区域布置的应用；图2是适用于本专利技术的照相平版印刷步进器。本专利技术最好的实施方式已经知道照相平版印刷(法)的步进器包括成像光学系统可将放大的设计图案或掩模减小到材料表面上的要求尺寸，例如在制作集成电子线路的材料上。虽然这种缩小在材料表面上提供了非常精确的设计图案，成像光学系统的有限尺寸对在单次曝光中步进器可以形成的区域的最大尺寸带来了约束。因此，一般这种机器通过在不同的区域之间‘步进’的方式对一系列放大的掩模进行缩小来制作较大的设计。相邻区域是连接的或对齐的，称之为缝合，以制作完整的较大设计。虽然缝合的精确度(在任一方向通常小于100nm)已经足够，要保持集成电子电路各部分之间的电子接触，这种程度的可能偏移对集成光学电路可以产生相当大的反面影响，可能会削弱或甚至损坏波导的两个部分之间的光连通，或通过改变器件的光路长度对器件的工作产生重大影响。图1显示带有根据上述的本专利技术的优选形式制作的波导区域的波导光栅(1)，因而，显示了具有输入波导(2)的区域，该区域与具有弯曲波导阵列(3)的第二区域重叠，第二区域依次与具有输出波导(4)的第三区域重叠。第二区域包括整个弯曲阵列，故弯曲波导阵列(3)可以在单次曝光中形成，不需要跨过阵列缝合两个区域，由于跨波导缝合可能出现的误差因此得以避免。类似地，输入(2)和输出(4)波导各限定在一个区域，因此避免了任何可能的缝合误差。区域出现重叠的区(5)位于两个波导间的耦合区。这些偶合区相对较大并且没有特征部分，所以在这个区缝合在一起的区域的轻微偏斜不会或有很少的后果。在区域重叠的区(5)希望设置对齐的装置(如游标尺)来帮助或确认相邻区域的准确对齐。上面介绍的步进程序可以用如图2所示的照相平版印刷(法)的步进器执行，例如ASM平版印刷公司生产的PAS5500/100D型。这是带有可以达到0.4μm分辨率的标准5X镜头的高输出II线步进器，对齐精度是≤60nm。这种步进器有高速平台(6)，可使基片相对成像光学系统精确地步进，在笛卡儿坐标内移动需要的距离来精确地重复图象区，以这样的方式覆盖基片的表面。平台(6)在固定的垂直设置的镜头(7)下面沿水平面移动。平台(6)还可以垂直移动很小的距离。一旦基片位于曝光盘，在镜头(7)的下面步进，可通过自动系统来对齐，自动系统对目标基片进行光学检测，并以很小增量移动平台(6)，相对理想的图象区改变基片的位置。通过固定在基片表面上方仅几个微米的微平版印刷的镜头(7)，掩模图案的缩小成像投射到基片的表面。发光系统通过镀铬玻璃标线片(9)曝光，其中标线片有刻在铬上的掩模图案。集成光学线路，如上面介绍的包含被相对无特征部分的区分开的光学元件的AWG可以通过连续步进来制作，步进要经过各个含有元件的区域，即输入波导(2)，接着是阵列(3)，最后是输出波导(4)，要确保缝合只是发生在各元件之间的相对无特征部分区。因此本专利技术允许适当的集成光学器件，如AWG，以比所属领域采用的传统制作方法更高的精度进行制作，而不会由于采用的工艺光学器件出现误差。权利要求1.一种在基片上制作集成光学器件的方法，所述器件包括各含有至少一个光学元件的第一和第二区，所述第一和第二区被相对无特征部分的第三区分隔开，所述第三区提供了所述第一和第二区之间的光学连通；所述方法使用了照相平版印刷(法)的步进器来限定所述基片上光学元件的特征部分，可以将所述第一区的光学元件的特征部分限制在第一曝光区域和将所述第二区的光学元件的特征部分限制在第二曝光区域；所述步进器在曝光区域之间移动使所述第一和第二曝光区域相接触，使所述第一和第二区域之间的重叠区或接触线位于所述基片上相对无特征部分的所述第三区内。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述区域基本是矩形。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述区域的面积至少为400mm2，最好至少为750mm2。4.根据权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于，所述矩形区域是平齐的，故所述重叠区的纵轴线或接触线与从所述第一区域射到所述第二区域的光线方向不正交。5.根据权利要求4所述的方法，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在基片上制作集成光学器件的方法，所述器件包括各含有至少一个光学元件的第一和第二区，所述第一和第二区被相对无特征部分的第三区分隔开，所述第三区提供了所述第一和第二区之间的光学连通；所述方法使用了照相平版印刷（法）的步进器来限定所述基片上光学元件的特征部分，可以将所述第一区的光学元件的特征部分限制在第一曝光区域和将所述第二区的光学元件的特征部分限制在第二曝光区域；所述步进器在曝光区域之间移动使所述第一和第二曝光区域相接触，使所述第一和第二区域之间的重叠区或接触线位于所述基片上相对无特征部分的所述第三区内。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：SW罗伯茨，
申请(专利权)人：布克哈姆技术公共有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]