DE102004033830B4

DE102004033830B4 - Ausrichtungsanordnung und Verfahren für ein Optikmodul

Info

Publication number: DE102004033830B4
Application number: DE102004033830A
Authority: DE
Inventors: Tak Kui Saratoga Wang; Storrs T. Brisbane Hoen
Original assignee: Avago Technologies Fiber IP Singapore Pte Ltd
Current assignee: Broadcom International Pte Ltd
Priority date: 2003-11-20
Filing date: 2004-07-13
Publication date: 2006-09-21
Anticipated expiration: 2024-07-14
Also published as: JP2005157360A; US20050111794A1; US7027694B2; JP4679884B2; DE102004033830A1

Abstract

Ausrichtungsanordnung, die in einem Optikmodul (10) eingeschlossen ist, das eine Lichtquelle und eine Linse aufweist, mit folgenden Merkmalen:
einer Ausrichtungsstufe (44; 84; 112), die eine Einstellung einer relativen Position der Lichtquelle (12) und der Linse (34; 152) ermöglicht, wobei die Ausrichtungsstufe von außerhalb des Optikmoduls manipulierbar ist;
einem schmelzbaren Material (58, 60; 140), das innerhalb des Optikmoduls positioniert ist, um die Ausrichtungsstufe an einen festen Ort zu verriegeln, wenn eine relative Zielposition der Lichtquelle und der Linse erreicht ist; und
einer Wärmequelle (54, 56; 130), die in einer Wärmeübertragungsineingriffnahme mit dem schmelzbaren Material steht, um selektiv das schmelzbare Material zu schmelzen;
wobei die Ausrichtungsstufe (44; 84; 112) beim Erzielen der relativen Zielposition der Lichtquelle (12) und der Linse (34; 152) auf erste ausgeübte Verschiebungskräfte anspricht, die laterale Bewegungen der Ausrichtungsstufe bewirken, wobei die Ausrichtungsstufe auf zweite ausgeübte Verschiebungskräfte anspricht, die eine Kontaktierung der Ausrichtungsstufe mit dem...

Description

Kleinsysteme werden in optischen Anwendungen eingesetzt, um Komponenten effizient zu koppeln. Ein Optikmodul kann zum Beispiel entworfen sein, um eine Lichtquelle, wie zum Beispiel einen Laser, effizient mit einer optischen Faser zu koppeln. Das Modul kann eine oder mehrere Linsen umfassen, die die effiziente Kopplung fördern. 1 ist ein Beispiel eines optischen Moduls 10, in dem ein Strahl von einer Lichtquelle 12 durch eine Linse 16 auf eine Faser 14 fokussiert wird. Als eine Möglichkeit kann die Lichtquelle durch eine Aufeinanderfolge von Dünnfilmen auf einem Halbleitersubstrat 18 gebildet sein, um so einen Vertikalresonatoroberflächenemissionslaser (VCSEL) zu definieren. Zusätzlich zu dem Halbleitersubstrat kann die Umhüllung des Optikmoduls einen Deckel 20 und ein Paar Träger 22 und 24 umfassen.

Oft ist die Lichtquelle 12 zur Anbringung an der Struktur vorgefertigt, die verwendet wird, um die Position der Faser 14 beizubehalten. So werden, während einige der Komponenten des Optikmoduls 10 einstückig gebildet sein können, weitere Komponenten nachfolgend unter Verwendung mechanischer Techniken angebracht. Ein Belang besteht darin, dass der Lichtstrahl nicht präzise auf die optische Faser gerichtet ist, selbst dann nicht, wenn exakte Toleranzen für die Herstellungs- und Befestigungstechnik auferlegt werden. So hat die Befestigung zumindest einer der Komponenten des Optikmoduls, um eine laterale Bewegung relativ zu den anderen Komponenten zu erlauben, einen Vorteil. Dann kann die Kopplungseffizienz auf einer Modul-für-Modul-Basis maximiert werden.

Benötigt werden eine Ausrichtungsanordnung und ein Verfahren für ein Optikmodul, wobei die Ausrichtungsanordnung in der Lage ist, eine einmalige Einstellung der relativen Position eines Lichtstrahls und einer Linse beizubehalten.

Die US 6,164,837 A beschreibt eine integrierte mikroelektromechanische Ausrichtungs- und Verriegelungsvorrichtung mit einer Ausrichtungsanordnung, einem schmelzbaren Material sowie einer Wärmequelle. Insbesondere umfasst die Vorrichtung einen X-Richtung-Betätiger und einen Y-Richtung-Betätiger, die Betätiger des Wärmebetätigungstyps sind, nämlich thermisch betätigbare Bogenbalkenvorrichtungen. Wenn der Balken eines der thermisch betätigbaren Bogenbalkenbetätiger relativ zu dem stationären Gehäuse bewegt wird, ergibt sich eine Bewegung in In-Ebenen-Richtung. Für eine Positionierung in der Ausrichtung einer optischen Faser aus der Ebene heraus wird ein Z-Richtung-Betätiger beschrieben, nämlich ein Betätiger des bimorphen Typs.

Bei korrekt ausgerichteter optischer Faser wird ein Lötmittel verfestigt, um eine Lötmittelverriegelungsverbindung zu bilden. Jedoch ist sogar nach Verfestigung des Lötmittels ein Mikroausrichtungsteilsystem immer noch in der Lage, einen gewissen Grad an Bewegung eines Abschnitts der optischen Faser zu bewirken, der durch das Lötmittel nicht blockiert wird.

Die EP 0972375 B1 beschreibt die Verwendung bimorpher Aktuatoren. Wenn Strom durch solch einen Betätiger geleitet wird, bewirkt die Differenz in den thermischen Ausdehnungen des ersten und des zweiten Materials eine Biegung des Betätigers. Im Betrieb der Vorrichtung wird diese thermische Betätigung nicht von dem Anlegen elektrostatischer Kräfte begleitet. Nachdem die optische Faser präzise mit der optischen Vorrichtung ausgerichtet worden ist, kann ein Haftmittel aktiviert werden, wie z. B. durch Lasererhitzen oder Widerstandserhitzen. Sobald die Ausrichtungsträgerstruktur und der Träger verbunden sind, wird die Ausrichtung der optischen Faser mit der optischen Vorrichtung beibehalten.

In der WO 03/069389 A1 wird beschrieben, dass eine Plattform durch einen Arm getragen wird, und dass drei unterschiedliche Polymerwärmebetätigergelenkelemente zum Biegen der Plattform in drei unterschiedliche Richtungen liefern.

Ein Widerstand wirkt als eine Heizvorrichtung, um Lötmittel zu schmelzen. Wenn eine geeignete Stellung erzielt ist, wird das Lötmittel verfestigt. Es ist jederzeit möglich, das Lötmittel ein zweites Mal zu schmelzen, um eine Ausrichtung zu ermöglichen, falls dies erwünscht ist.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Ausrichtungsanordnung, ein Optikmodul oder ein Verfahren mit verbesserten Charakteristika zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch eine Ausrichtungsanordnung gemäß Anspruch 1, ein Optikmodul gemäß Anspruch 8 oder ein Verfahren gemäß Anspruch 13 oder 18 gelöst.

Eine Ausrichtungsanordnung für ein Optikmodul, das eine Lichtquelle und eine Linse aufweist, umfasst eine Ausrichtungsstufe, die gekoppelt ist, um eine Einstellung der relativen Positionierung der Lichtquelle und der Linse zu ermöglichen, umfasst jedoch auch einen Verriegelungsmechanismus, der eine Bewegung der Ausrichtungsstufe, nachdem eine relative Zielposition erreicht wurde, sperrt. So wird, wenn die Ausrichtungsstufe ansprechend auf Betätigungselementkräfte verschoben wird, der Verriegelungsmechanismus verwendet, um die Ausrichtungsstufe nicht ansprechend für diese Kräfte zu machen.

Der Verriegelungsmechanismus kann ein schmelzbares Material umfassen, das sich verfestigt, nachdem die Ausrichtungsstufe ordnungsgemäß ausgerichtet und in Kontakt mit dem Material gebracht wurde. Die Ausrichtung kann eine Manipulation in der X- und Y-Achse sein, wobei die Ausrichtungsstufe auf die Bestimmung hin, dass die relative Zielposition der Lichtquelle und der Linse erreicht wurde, in der Z-Achse bewegt wird. Ein annehmbares Material ist eine Gold/Zinn-Legierung, da die Legierung eine wünschenswerte Schmelztemperatur aufweist und „mechanische" Eigenschaften aufweist, um die Ausrichtungsstufe nach einer einmaligen Ausrichtungsprozedur positionsmäßig fest zu verriegeln.

Ein Verfahren zum Fertigen der Ausrichtungsanordnung für das Optikmodul umfasst ein Bilden einer Anzahl strukturier ter Schichten auf einem oder mehreren Substraten, um so die kooperative Anordnung der Ausrichtungsstufe, des schmelzbaren Materials und der Wärmequelle, die das Material selektiv schmelzt, zu definieren. Als eine Möglichkeit können alle der Schichten auf einem einzelnen Substrat gebildet sein. Entweder die Lichtquelle oder die Linse kann an der Ausrichtungsstufe zur Bewegung mit derselben befestigt sein. Alternativ kann die Lichtquelle oder die Linse auch einstückig auf der Ausrichtungsstufe durch die Strukturierung der Schichten gebildet sein. Ein VCSEL kann zum Beispiel auf der Ausrichtungsstufe selbst oder auf einem zweiten Substrat hergestellt sein, das mit dem Substrat verbunden ist, auf dem die Ausrichtungsstufe hergestellt ist.

Um sicherzustellen, dass die Ausrichtungsstufe nach der Ausrichtungsprozedur bewegungsunfähig gemacht wird, kann der Verriegelungsmechanismus eine Fähigkeit umfassen, die Struktur, die ursprünglich eine Bewegung der Ausrichtungsstufe erlaubt, dauerhaft zu sperren. Wenn zum Beispiel die Ausrichtungsstufe Stützbauteile umfasst, die durch das Anlegen von Betätigungsgliedsignalen gebogen werden, können eines oder mehrere Stützbauteile absichtlich gesperrt werden, um sicherzustellen, dass die Stufe einrastet. So kann das Stützbauteil als eine schmelzbare Verbindung entworfen sein, die durch ein Einführen eines Strompulses, nachdem eine Ausrichtung erreicht ist, getrennt werden kann.

Das Verfahren zum Bereitstellen einer optischen Ausrichtung innerhalb eines Optikmoduls umfasst ein Anlegen der Betätigungselementsignale, um die Ausrichtungsstufe lateral zu verschieben, was die relative laterale Position einer Strahlachse zu einer Linse steuert. Wenn die erwünschte relative laterale Position erreicht ist, wie zum Beispiel dann, wenn die optische Kopplung von der Lichtquelle zu einer optischen Faser maximiert ist, wird die Ausrichtungsstufe in eine Richtung verschoben, die die laterale Positionierung nicht stört, um so den Verriegelungsmechanismus (z. B. das schmelzbare Material) zu kontaktieren. Die Aus richtungsstufe kann in einer Z-Achsenrichtung „einschnappen", während die Positionierung innerhalb der X- und der Y-Achse beibehalten wird. Das Abkühlen des schmelzbaren Materials fixiert die Ausrichtungsstufe, um die relative laterale Zielposition beizubehalten. Wenn das Sperrmerkmal enthalten ist, wird die Fähigkeit der Ausrichtungsstufe für eine laterale Bewegung dauerhaft gesperrt.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Seitenansicht eines Optikmoduls, in dem die vorliegende Erfindung beinhaltet sein und praktiziert werden kann;
2 eine Seitenschnittansicht eines Optikmoduls, das eine einmalige Ausrichtungsfähigkeit aufweist, gemäß der Erfindung;
3 ein Blockdiagramm von Komponenten zur Bereitstellung der einmaligen Ausrichtung für das Optikmodul aus 2;
4 eine Draufsicht eines möglichen Ausführungsbeispiels einer Ausrichtungsstufe zur Verwendung bei 2;
5 eine Draufsicht eines zweiten möglichen Ausführungsbeispiels einer Ausrichtungsstufe zur Verwendung in 2;
6–11 Seitenschnittansichten der Folge von Schritten zum Fertigen von Komponenten eines Optikmoduls gemäß der Erfindung; und
12 einen Verfahrensfluss von Schritten zum Bereitstellen einer Ausrichtung innerhalb des Optikmoduls.
Bezug nehmend auf 2 ist ein Beispiel eines Optikmoduls 26, das die Erfindung nutzt, als einen Laser 28 und einen Spiegel 30 enthaltend gezeigt. Der Laser und der Spiegel sind an einer Halterungsbasis 32, wie zum Beispiel einem starren Substrat, angebracht. Wahlweise ist die Halterungsbasis ein Halbleitersubstrat, auf dem der Laser und der Spiegel unter Verwendung von Herstellungstechniken einer integrierten Schaltung gefertigt sind. Der Laser kann zum Beispiel ein Kantenemitterlaser sein, der Licht in Richtung des Spiegels oder direkt auf eine Linse 34 projiziert. In einer Situation, in der ein VCSEL verwendet wird, um Licht direkt in Richtung der Linse zu projizieren, kann der Spiegel ausgeschlossen sein.
Ein Deckel 36 ist ordnungsgemäß von der Halterungsbasis 32 durch Träger 38 und 40 beabstandet. Der Deckel 36, die Halterungsbasis 32 und Stützen können kooperieren, um die eingeschlossenen Komponenten hermetisch abzudichten, wobei es jedoch auch Anwendungen geben kann, bei denen die hermetische Abdichtung nicht wesentlich ist. Der Deckel kann verwendet werden, um eine optische Faser (nicht gezeigt) in ihrer Position zu befestigen. Der Deckel ist durchlässig für die Wellenlänge der Lichtquelle (z. B. ein Siliziumsubstrat für Wellenlängen von 1 μm und mehr), um so den Durchgang von Licht durch den Deckel zu erlauben.
Die Linse 34 kann verwendet werden, um den Strahl zu fokussieren oder kollimieren, der durch den Laser 28 erzeugt und durch den Spiegel 30 reflektiert wird. Der Strahl kann zum Beispiel auf eine optische Faser fokussiert sein.
Wie Bezug nehmend auf 1 beschrieben wurde, treten Ausrichtungsabweichungen von einem Optikmodul zu dem nächsten Optikmodul selbst dann auf, wenn die unterschiedlichen Her stellungs- und Anordnungsoperationen mit exakten Toleranzen durchgeführt werden. In zumindest einigen der Optikmodule ist eine nicht maximale Kopplungseffizienz von dem Laser 28 zu einer optischen Faser oder einem weiteren Element verfügbar, es sei denn, eine bestimmte Ausrichtungseinstellung ist möglich. In 2 ermöglicht eine Ausrichtvorrichtung eines mikroelektromechanischen Systems (MEMS) eine Ausrichtungseinstellung.
Lediglich als ein Beispiel einer Anwendung der Erfindung kann die Linse 34 ein Singulet mit 230 μm mal 230 μm sein, das eine Fokussierung bereitstellt. Bei einer weiteren Anwendung kann das Singulet durch ein Array von Linsen ersetzt sein, wie zum Beispiel ein 1 × 4-Array mit einer kombinierten Abmessung von 230 μm mal 980 μm. Die erwünschte laterale Verschiebung innerhalb einer Ebene, die durch eine Linie 42 dargestellt wird, sollte in jeder Richtung von der Mitte zumindest 5 μm betragen. In der in 2 gezeigten Ausrichtung besteht die Ausrichtung in sowohl der X- als auch der Y-Achse. Die Auflösung einer Bewegung beträgt vorzugsweise weniger als 0,5 μm. Der Bereich einer Bewegung und die Auflösung variieren abhängig von der Anwendung. Ferner kann die Bewegung in einer Achse (z. B. der X-Achse) aus einer entspannten „Start"-Position auf eine einzelne Richtung eingeschränkt sein. Dies bedeutet, wie in 2 zu sehen ist, dass die Bewegung der Linse 34 von einer Position beginnen kann, die näher an dem Träger 38 ist, wobei eine induzierte Verschiebung in die Richtung des Trägers 40 erfolgt.
Da die Zielausrichtung der Linse 34 konstant bleiben wird, umfasst die Ausrichtungsanordnung vorzugsweise einen Verriegelungsmechanismus, der die Linsenverschiebungsfähigkeit nach einer Ausrichtungsprozedur sperrt. So ist die Linse dauerhaft fixiert, nachdem eine Ausrichtung erzielt wurde.
In dem Optikmodul 26 aus 2 ist die Linse 34 mit einer Ausrichtungsanordnung verbunden, die eine Ausrichtungsstufe („Bewegungseinrichtung") 44, Aufhängungsbauteile 46, 48, 50 und 52 und einen Verriegelungsmechanismus umfasst, der ein Paar Heizvorrichtungen 54 und 56 zum Erwärmen des schmelzbaren Materials 58 und 60 umfasst. Wie unten detaillierter erläutert wird, können die Aufhängungsbauteile flexible Träger sein, die ansprechend auf Betätigungselementsignale gebogen werden. Die Ausrichtungsanordnung ist eine integrierte Anordnung, die durch strukturierte Schichten auf einem Substrat gebildet ist. So kann der Deckel 36 ein Siliziumsubstrat sein. Leitfähige Durchgangslöcher 62 und 64 liefern eine Einrichtung zum Ermöglichen dessen, dass die Betätigungselementsignale durch den Deckel geleitet werden können. Die Verbindbarkeit zwischen den Durchgangslöchern und den elektrischen Komponenten der Ausrichtungsanordnung ist in 2 nicht gezeigt.
Die Ausrichtungsanordnung kann eine Wärmebetätigung umfassen. Mögliche Wärmebetätigungselemente umfassen bimetallische, Phasenveränderungs- und herkömmliche Wärmeausdehnungsbetätigungsglieder. Weitere Typen von Betätigungsglieder können jedoch stattdessen eingesetzt werden. Elektrostatische Betätigungsglieder des Typs, der in dem U.S.-Patent Nr. 6,541,829 von Hoen beschrieben ist, können zum Beispiel eingesetzt werden.
Bezug nehmend auf die 2 und 3 kann während einer Ausrichtungsprozedur das Optikmodul 26 mit einer Lichtmessvorrichtung 65 verbunden sein, die die Intensität von dem Modul empfangenen Lichts misst. Wenn die Linse 34 innerhalb des Moduls entlang der X- und der Y-Achse verschoben wird, variiert die Intensität. Die Ausgabe der Lichtmessvorrichtung ist eine Eingabe für ein Rückkopplungssteuermodul 66. Das Rückkopplungssteuermodul kann eine Computersoftware umfassen, die besonders entworden ist, um die Operationen der einmaligen Ausrichtungsprozedur zu steuern. So kann die Software die Position der Linse 34 manipulieren, bis der Ort, der die maximale Kopplungseffizienz liefert, identifiziert ist. Mit der Linse an diesem Ort werden die Heizvor richtungen 54 und 56 aktiviert, was bewirkt, dass das Material 58 und 60 schmilzt. Die Ausrichtungsstufe 44 wird in einen Kontakt mit dem geschmolzenen Material gezogen und das Material kann dann abkühlen. Als eine Möglichkeit kann eine elektrostatische Kraft verwendet werden, um die Ausrichtungsstufe nach der Ausrichtungsprozedur in der Z-Achse zu ziehen. Ein Vorteil der Verwendung einer elektrostatischen Kraft besteht darin, dass die Stufe in einen Kontakt mit dem schmelzbaren Material 58 und 60 „schnappen" kann, da die ausgeübte Kraft mit sinkender Entfernung zunimmt. Um ein Benetzen des Lötmaterials an die Stufe der Ausrichtungsstufe zu fördern, kann eine Goldbeschichtung 68 auf die untere Oberfläche der Stufe zugegeben werden. Wenn das schmelzbare Material 58 und 60 abkühlt, wird die Ausrichtungsanordnung in eine feste Position verriegelt.
Als ein weiteres mögliches Merkmal des Verriegelungsmechanismus können eines oder mehrere der Aufhängungsbauteile 46–52 absichtlich gesperrt werden, nachdem die Ausrichtungsoperation abgeschlossen ist, derart, dass alle ausgeübten Betätigungsgliedkräfte die Ausrichtungsstufe nicht mehr bewegen können.
Während das schmelzbare Material 58 und 60 als in Kontakt mit der Ausrichtungsstufe positioniert gezeigt ist, kann der „Einrast"-Kontakt mit einem oder mehreren der Aufhängungsbauteile 46–52 bestehen. Als eine weitere mögliche Modifizierung kann die Linse 34 einstückig mit einer Anzahl der anderen Komponenten gebildet sein, anstatt an der Ausrichtungsstufe 44 angebracht zu sein.
Bezug nehmend auf 4 ist ein mögliches Ausführungsbeispiel eines Betätigungsglieds 70 zum Tragen und Bewegen von entweder einer Linse oder einer Lichtquelle als ein asymmetrisches Wärmebetätigungsglied gezeigt. Bei diesem Entwurf ist die Asymmetrie ein Ergebnis dessen, dass zwei Betätigungsglieder vorliegen, die eine Bewegung in der Y-Achse steuern, und nur ein Betätigungsglied, das eine Bewe gung in der X-Achse steuert. Die Betätigungsglieder sind „aufplattierte" Strukturen. Der Hauptabschnitt der Struktur ist über dem Substrat aufgehängt, da nur sechs Anker 72, 74, 76, 78, 80 und 82 das Substrat kontaktieren, auf dem die Struktur gebildet ist.
Um eine Bewegung der Ausrichtungsstufe 84 in der X-Achse zu induzieren, kann Wärme an einen ausdehnbaren Schenkel 86 angelegt werden. Wenn sich der Schenkel ausdehnt, wird das obere Ende eines „Verschiebungsverstärkers" 88 nach rechts gepresst, wie in 4 zu betrachten ist. Da das Ende des ausdehnbaren Schenkels, das mit dem Anker 72 verbunden ist, feststehend ist und das gegenüberliegende Ende mit der Verschiebungsverstärker verbunden ist, wird eine Kraft auf eine Ausdehnung des Schenkels 86 hin auf den Verschiebungsverstärker ausgeübt, was bewirkt, dass sich das untere Ende des Verschiebungsverstärkers nach links (leicht im Uhrzeigersinn) dreht, wie in 4 zu sehen ist. Diese Drehung bewirkt, dass eine Biegevorrichtung 90 an einen Schenkel 92 der Ausrichtungsstufe presst, um so die Stufe im allgemeinen entlang der X-Achse zu bewegen. Das Element 88 kann als ein „Verschiebungsverstärker" bezeichnet werden, da die Anbringung an dem Anker 74 ein Hebelsystem bildet, das einen oberen „kurzen Arm" und einen unteren „langen Arm" aufweist. Die Länge des Verschiebungsverstärkers und der Ort des Ankers 74 beeinflussen die verfügbare Bewegung wesentlich.
Eine Bewegung der Ausrichtungsstufe 84 entlang der Y-Achse kann durch ein Aktivieren von entweder einem oder beiden der anderen beiden Betätigungsglieder induziert werden. Für ein Betätigungsglied wird der ausdehnbare Schenkel 94 erwärmt. Da der ausdehnbare Schenkel an einem Ende an einem Anker 76 angebracht ist, bewirkt die Ausdehnung des Schenkels, dass sich der Verschiebungsverstärker 96 in einer Drehung gegen den Uhrzeigersinn dreht, was dazu führt, dass eine Biegevorrichtung 98 nach unten gedrückt wird. Die Abwärtsbewegung der Biegevorrichtung wird an die Ausrich tungsstufe 84 übertragen. Ähnlich bewirkt ein Erwärmen eines ausdehnbaren Schenkels 100, dass sich der Schenkel in einer Richtung entgegengesetzt zu seinem Anker 80 ausdehnt, wodurch ein Verschiebungsverstärker 102 gedreht wird und eine Abwärtskraft auf eine Biegevorrichtung 104 ausgeübt wird.
Bezug nehmend auf die 2 und 4 kann sich das schmelzbare Material 58 und 60, das die Ausrichtungsstufe 44 aus 2 befestigt, an jeder Stelle innerhalb des Bereichs der Ausrichtungsstufe 84 aus 4 befinden, solange keine Interferenz mit der Linse oder Lichtquelle, die an der Ausrichtungsstufe befestigt ist, vorliegt. Alternativ kann das schmelzbare Material an einem weiteren Ort angebracht sein, der die Ausrichtungsstufe positionsmäßig verriegelt, nachdem die Ausrichtungsprozedur abgeschlossen wurde. Das schmelzbare Material kann zum Beispiel an den Schenkeln 92 und 106, die sich von der Ausrichtungsstufe erstrecken, angebracht sein.
Wie zuvor erwähnt wurde, kann der Verriegelungsmechanismus einer Struktur zum dauerhaften Sperren der Fähigkeit der Ausrichtungsstufe 84, bewegt zu werden, nachdem die Ausrichtungsprozedur abgeschlossen wurde, umfassen. In 4 kann die Biegevorrichtung 90 elektrisch und mechanisch „geöffnet" werden, indem ein übermäßiger Strom über die Kontakte 108 und 110 angelegt wird. Dies bedeutet, dass die Biegevorrichtung auf die gleiche Art und Weise wie eine Sicherung durchbrochen werden kann. Um jede Einschränkung zu beseitigen, die die Kontakte unter Umständen auf das Biegen der Biegevorrichtung 90 während des Beginns der Ausrichtungsprozedur haben, können die Kontakte von der Biegevorrichtung beabstandet werden, bis die Biegevorrichtung gesperrt werden soll. So kann in einer Anwendung, in der die Ausrichtungsstufe 84 unter Verwendung einer elektrostatischen Kraft zu dem schmelzbaren Material gezogen werden soll, die elektrostatische Kraft beim Ziehen der Biegevorrichtung zu den Kontakten 108 und 110 ausgeübt werden. Eine ähnliche Anordnung kann für die Biegevorrichtungen 98 und 104 verwendet werden. Als eine weitere mögliche Modifizierung können die Elektroden zum „Schmelzen" der Verbindung an einer Seite durch einen Anker und an der anderen Seite durch eine Lötmittelverbindung vorgesehen sein, die mit einer Kontaktanschlussfläche an dem Umfang des Substrats (z. B. Halbleiterchip) verbunden sein kann.
In dem Ausführungsbeispiel aus 4 weist die Ausrichtungsstufe 84 einen entspannten „Start"-Zustand auf, in dem sie sich an einem Ende ihrer möglichen Bewegungen in sowohl der X- als auch der Y-Achse befindet. Andererseits ist bei dem Ausführungsbeispiel aus 5 die Ausrichtungsstufe mittig innerhalb ihres Bewegungsbereichs, wenn die Betätigungsglieder deaktiviert werden. Das Wärmebetätigungsglied umfasst vier Betätigungsglieder, die einzeln auf eine Art und Weise funktionieren, die der der drei Betätigungsglieder ähnelt, die Bezug nehmend auf 4 beschrieben sind. Jedes der vier Betätigungsglieder in 5 ist mit der Ausrichtungsstufe durch eine von vier Biegevorrichtungen 114, 116, 118 und 120 gekoppelt. Eine Aktivierung eines der Betätigungsglieder bewirkt, dass die entsprechende Biegevorrichtung die Ausrichtungsstufe 112 aus der Ruheposition aus 5 zieht. Deshalb kann die Ausrichtungsstufe in jeder der vier Richtungen gezogen werden oder kann in einem Winkel gezogen werden, indem benachbarte Betätigungsglieder aktiviert werden.
Während die Ausrichtungsstufe als unter Verwendung von Wärmebetätigungsgliedern manipuliert beschrieben und dargestellt ist, können weitere MEMS-Betätigungsglieder eingesetzt werden, um die laterale Position des Strahls relativ zu einer Linse und/oder einer Lichtquelle zu manipulieren. Wenn eine Wärmebetätigung verwendet wird, kann die Kraft zum Ziehen der Struktur in einen Kontakt mit dem schmelzbaren Material 58 und 60 aus 2 eine elektrostatische Kraft sein, wie unten beschrieben wird.
Die 6–11 stellen einen möglichen Verfahrensfluss von Schritten zum Bereitstellen eines plattierten Nickel-Betätigungsglieds mit einem Verriegelungsmechanismus gemäß der Erfindung dar. Andere Folgen von Schritten können jedoch statt dessen eingesetzt werden. In 6 ist ein Halbleitersubstrat mit einer Antireflexionsbeschichtung und einem Paar strukturierter Metallschichten versehen. Die Antireflexionsbeschichtung ist wesentlich, wenn der Strahl von der Lichtquelle durch das Substrat laufen muss. Eine chemische Niederdruck-Aufdampfung (LPCVD) kann verwendet werden, um dünne Siliziumnitridschichten 124 und 126 an gegenüberliegenden Seiten des Halbleitersubstrats 122 zu bilden. Dann wird eine plasmagestützte chemische Aufdampfung (PECVD) eingesetzt, um eine Oxidschicht 128 bereitzustellen. Die beiden Metallschichten werden unter Verwendung einer Verdampfungsverarbeitung gebildet. Die erste Metallschicht kann Nickel-Chrom sein, während die zweite Metallschicht Aluminium sein kann. In 6 liefert die erste Schicht eine Serie von Widerständen 130 und eine einzelne Elektrode 132. Kurz Bezug nehmend auf 2 sind die Widerstände äquivalent zu einer der Heizvorrichtungen 54 oder 56, die das schmelzbare Material 58 und 60 erwärmen. Die Elektrode 132 wird verwendet, um die elektrostatische Kraft zum Ziehen der Ausrichtungsstufe 44 in einen Kontakt mit dem schmelzbaren Material bereitzustellen. Das Aluminium oben auf dem Nickel-Chrom bildet ein Paar leitfähiger Anschlussflächen 134 und 136.
In 7 werden PECVD-Techniken verwendet, um eine Nitridschicht 138 zu bilden. Das schmelzbare Material 140 wird dann gebildet, um in einer Wärmeübertragungs-Ineingriffnahme mit den Widerständen 130 zu sein, und um derart positioniert zu sein, dass elektrostatische Kräfte auf die Ausrichtungsstufe als ein Ergebnis eines Stroms durch die Elektrode 132 die Ausrichtungsstufe in Kontakt mit dem schmelzbaren Material bringen. Als eine Möglichkeit kann die Herstellung des schmelzbaren Materials eine Folge von Filmen sein. Die erste Schicht, die auf der Nitridschicht 138 aufgebracht wird, kann ein Material, wie zum Beispiel Titan sein, das aufgrund seiner Adhäsionscharakteristika an dem Nitrid ausgewählt wird. Die nächste Schicht kann eine Barriereschicht, wie zum Beispiel Platin, sein. Die verbleibenden Schichten sollten ausgewählt werden, um die erwünschten Schmelz- und Einrastfähigkeiten bereitzustellen. Eine Gold/Zinn-Legierung hat eine annehmbare Schmelztemperatur von etwa 280°C.
Die Herstellungstechniken zum Aufbringen und Strukturieren der Metallschichten, die das schmelzbare Material 140 bilden, sind Fachleuten auf diesem Gebiet bekannt.
In 8 ist eine Opferschicht 142 flächenmäßig aufgebracht und poliert. Die Opferschicht kann ein Photoresist sein, ein Oxid kann jedoch auch verwendet werden. PECVD-Techniken können zum Einsatz kommen. Die Dicke der Opferschicht sollte weniger als etwa 5 μm betragen, während die Dicke des schmelzbaren Materials 140 vorzugsweise kleiner als 3 μm ist und am bevorzugtesten etwa 1,5 μm beträgt. Die beiden Dicken sind wesentlich, da sie die Entfernung bestimmen, die zurückgelegt werden muss, wenn die Ausrichtungsstufe nach einer Ausrichtungsoperation in das schmelzbare Material gezogen wird.
Bezug nehmend auf 9 sind die Nitridschicht 138 und die Opferschicht 142 strukturiert, um ein Durchgangsloch 144 und ein Fenster 146 zu bilden. Das Durchgangsloch 144 erstreckt sich zu der Anschlussfläche 134. Nachfolgend wird der Abschnitt des Durchgangsloch, der sich durch die Nitridschicht 138 erstreckt, mit einem leitfähigen Material gefüllt, um einen Eingang zum Empfangen von Signalen, wie zum Beispiel Betätigungsgliedsignalen, bereitzustellen. Das Fenster 146 wird verwendet, um einen Anker für ein Betätigungsglied, wie zum Beispiel einen der Anker 72, 74, 76, 78, 80 oder 82, in 4 gezeigt, zu definieren.
In 10 ist eine Keimschicht 148 aufgebracht und eine Nickelschicht ist plattiert und strukturiert, um ein Betätigungsglied 150 zu bilden. Das Betätigungsglied ist an der Anschlussfläche 136 verankert. Die Keimschicht kann mehr als ein Material umfassen. Eine obere Schicht aus Gold kann zum Beispiel auf einer unteren Schicht aus Chrom aufgebracht sein. Wieder lediglich beispielhaft kann die Keimschicht eine Dicke von etwa 200 nm aufweisen, während die Dicke der Nickelschicht, die das Betätigungsglied 150 bildet, 10 μm betragen kann. Herkömmliche Resistabzieh- und Ätztechniken können beim Strukturieren der Keimschicht und der Nickelplattierung verwendet werden.
In 11 wurde die Opferschicht geätzt und eine Linse 152 wurde an dem Betätigungsglied 150 angebracht. Wo die Keimschicht 148 aus separaten Filmen aus Chrom und Gold gebildet ist, kann auch das Chrom geätzt werden, was eine Goldbeschichtung auf der Unterseite des Betätigungsglieds 150 hinterlässt.
Eine Wärmebetätigung wird durch ein Leiten eines elektrischen Stroms durch das Betätigungsglied 150 erzielt. Die Verbindung zu der Bondanschlussfläche 136 fungiert sowohl als ein Anker als auch als eine Einrichtung zum Leiten eines Stroms durch das Betätigungsglied. Bezug nehmend auf 4 wird eine Wärmebetätigung durch ein Leiten eines Stroms durch einen Anker, wie zum Beispiel den Anker 72, bereitgestellt, sodass eine Verlängerung des ausdehnbaren Schenkels 86 bewirkt wird. Wie zuvor beschrieben wurde, presst die Verlängerung den kurzen Arm des Hebelsystems, das durch den Verschiebungsverstärker 88 und durch seinen Anker 74 definiert ist, an das Substrat. Der lange Arm des Hebelsystems ist mit der Biegevorrichtung 90 verbunden, die mittels des Schenkels 92 mit der Ausrichtungsstufe 84 gekoppelt ist. Eine Ausdehnung oder Kontraktion des ausdehnbaren Schenkels 86 wird deshalb an die Ausrichtungsstufe übertragen.
Zurückkehrend zu 11 wird, nachdem die Ausrichtungsstufe ordnungsgemäß positioniert wurde, die Elektrode 132 verwendet, um elektrostatische Kräfte auf das Betätigungsglied 150 zu erzeugen, was das frei schwebende Ende des Betätigungsglieds in einen Kontakt mit dem schmelzbaren Material 140 zieht. Ein Teil der Wärme, die durch ein Leiten eines Stroms durch die Widerstände 130 erzeugt wird, wird durch die Nitridschicht 138 geleitet, um das Material 140 zu schmelzen. Wenn die Linse 152 ordnungsgemäß ausgerichtet ist und die Goldbeschichtung 148 in Kontakt mit dem geschmolzenen Material 140 steht, wird der Strom durch die Widerstände 130 beendet. Dies erlaubt eine Abkühlung des schmelzbaren Materials, was das Betätigungsglied positionsmäßig verriegelt.
Anstatt zu ermöglichen, dass sich eine Linse relativ zu einem feststehenden Strahl bewegt, kann auch der Strahl relativ zu einer feststehenden Linse bewegt werden. Die Lichtquelle (z. B. VCSEL) kann zum Beispiel direkt auf einer Ausrichtungsstufe hergestellt sein. Als eine weitere Möglichkeit können sowohl die Linse als auch die Lichtquelle positionsmäßig fest sein, wobei ein Spiegel jedoch positionsmäßig verschoben wird, bis eine Kopplungseffizienz maximiert wird, und die Fähigkeit zur Bewegung des Spiegels dauerhaft gesperrt ist.
Ein ähnlicher Ansatz kann auf ein Herstellen von Siliziumbetätigungsgliedern angewendet werden. Für den Verfahrensfluss können Siliziumbetätigungsglieder unter Verwendung von entweder bekannten Oberflächenmikrobearbeitungsverfahren oder bekannten Volumen-Mikrobearbeitungsverfahren aufgebaut sein. Ferner können optische Beugungselemente in dem Verfahrensfluss beinhaltet sein.
Die Oberflächenmikrobearbeitungsprozessschritte ähneln denjenigen, die oben Bezug nehmend auf ein Bilden eines Nickelbetätigungsglieds beschrieben sind. Polysilizium kann jedoch anstelle des Nickels verwendet werden. Anstatt eines Aufbringens von Polysilizium in einer Form kann das Material flächenmäßig aufgebracht und dann in seine letztendliche Form geätzt werden. Ferner können die Widerstände (Heizvorrichtungen) in die Polysiliziumverarbeitung integriert sein.
Die Herstellung des Volumen-Mikrobearbeitungsbetätigungsglieds kann ein Zwei-Wafer-Verfahren sein. Auf dem ersten Wafer hergestellt werden Komponenten, wie zum Beispiel die Heizeinrichtung, die Elektroden, die zum Erzeugen der elektrostatischen Kraft verwendet werden, die das Betätigungsglied zieht, und das schmelzbare Material (z. B. Gold, Zinn). Der zweite Wafer kann das Betätigungsglied beinhalten, sowie die Komponenten zum Treiben des Betätigungsglieds (z. B. Erwärmungsfähigkeit für Wärmebetätigungsglieder), Kontakte für Waferebenen-Bonden und Kontakte für den Verriegelungsmechanismus, der zur Befestigung des Betätigungsglieds nach dem einmaligen Ausrichtungsverfahren verwendet wird.
Schließlich Bezug nehmend auf 12 kann die Ausrichtungsprozedur, nachdem das Optikmodul, das die Ausrichtungsanordnung aufweist, bei Schritt 162 hergestellt wurde, beginnen. So werden bei Schritt 164 die Betätigungsgliedsignale zum Verschieben der Ausrichtungsstufe angelegt. Wie zuvor erwähnt wurde, ist die anfängliche Verschiebung der Ausrichtungsstufe primär lateral, es kann jedoch auch einen Grad einer Bewegung entlang der „Z-Achse" geben. Üblicherweise ist die laterale Verschiebung in senkrechten Richtungen (entlang der X- und Y-Achse) möglich. Es kann jedoch einige Anwendungen geben, bei denen eine Bewegung entlang nur einer Achse erforderlich ist. Wärmebetätigungsglieder liefern Vorteile bei der lateralen Verschiebung der Ausrichtungsstufe.
Die Ausrichtungsstufe wird manipuliert, bis die Zielausrichtung bei Schritt 106 erreicht ist. Eine Lichtmessvorrichtung kann positioniert sein, um die Intensität von von dem Optikmodul empfangenem Licht zu überwachen, sodass die Position einer maximalen Intensität erfasst werden kann. Manuelle oder automatisierte Techniken oder einer Kombination manueller und automatisierter Techniken können zum Einsatz kommen.
Bei Schritten 168 und 170 wird das schmelzbare Material des Verriegelungsmechanismus erwärmt und die Kraft wird zum Kontaktieren der Ausrichtungsstufe mit dem geschmolzenen Material ausgeübt. Die Position des Schritts 168 eines Schmelzens des Materials ist nicht wesentlich. Die verwendeten Heizvorrichtungen können zum Beispiel vor oder während Schritt 164 eines Anlegens der Betätigungsgliedsignale aktiviert werden. Alternativ können die Positionen der Schritte 168 und 170 umgekehrt werden, ohne von der Erfindung abzuweichen. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die bei Schritt 170 ausgeübte Kraft elektrostatisch induziert. Ein Vorteil der elektrostatischen Kraft beim Manipulieren der Position der Ausrichtungsstufe entlang der Z-Achse besteht darin, dass eine hohe Kraft in der Z-Richtung erzielt werden kann, da diese Kraft mit sinkender Entfernung zunimmt.
Das schmelzbare Material wird dann bei Schritt 172 gekühlt. Dies verriegelt die Ausrichtungsstufe positionsmäßig. Wie vorher angemerkt wurde, soll der Einrastkontakt eine einmalige Ausrichtungsprozedur zum Abschluss bringen. So können als ein optionaler Schritt eines oder mehrere Aufhängungsbauteile bei Schritt 174 gesperrt werden, sodass die Ausrichtungsstufe zu keiner Bewegung mehr in der Lage ist. Die Ausrichtungsprozedur der Schritte 164–174 kann durch einen Hersteller ausgeführt werden oder kann durch den Endbenutzer des Optikmoduls mit oder ohne die Hilfe einer Automatisierungsausrichtungssoftware, die mit dem Optikmodul an den Endbenutzer geliefert wird, bereitgestellt werden.

Claims

Ausrichtungsanordnung, die in einem Optikmodul (10) eingeschlossen ist, das eine Lichtquelle und eine Linse aufweist, mit folgenden Merkmalen: einer Ausrichtungsstufe (44; 84; 112), die eine Einstellung einer relativen Position der Lichtquelle (12) und der Linse (34; 152) ermöglicht, wobei die Ausrichtungsstufe von außerhalb des Optikmoduls manipulierbar ist; einem schmelzbaren Material (58, 60; 140), das innerhalb des Optikmoduls positioniert ist, um die Ausrichtungsstufe an einen festen Ort zu verriegeln, wenn eine relative Zielposition der Lichtquelle und der Linse erreicht ist; und einer Wärmequelle (54, 56; 130), die in einer Wärmeübertragungsineingriffnahme mit dem schmelzbaren Material steht, um selektiv das schmelzbare Material zu schmelzen; wobei die Ausrichtungsstufe (44; 84; 112) beim Erzielen der relativen Zielposition der Lichtquelle (12) und der Linse (34; 152) auf erste ausgeübte Verschiebungskräfte anspricht, die laterale Bewegungen der Ausrichtungsstufe bewirken, wobei die Ausrichtungsstufe auf zweite ausgeübte Verschiebungskräfte anspricht, die eine Kontaktierung der Ausrichtungsstufe mit dem schmelzbaren Material bewirken, wenn die relative Zielposition erreicht ist, wobei die ersten ausgeübten Verschiebungskräfte Wärmebetätigungskräfte sind, während die zweiten ausgeübten Kräfte elektrostatische Kräfte sind.
Ausrichtungsanordnung gemäß Anspruch 1, bei der die zweiten ausgeübten Verschiebungskräfte elektrostati sche Kräfte sind, die auf die Ausrichtungsstufe (44; 84; 112) ausgeübt werden, um eine Verschiebung in einer Richtung zu induzieren, die im Wesentlichen senkrecht zu den lateralen Bewegungen ist, die durch die ersten ausgeübten Verschiebungskräfte induziert werden.
Ausrichtungsanordnung gemäß Anspruch 1 oder 2, bei der die Ausrichtungsstufe (44; 84; 112) eine Metallplattierung (148) umfasst, die derart angeordnet ist, dass die Metallplattierung das schmelzbare Material (58, 60; 140) kontaktiert, wenn die zweiten ausgeübten Verschiebungskräfte erzeugt werden, wobei das schmelzbare Material ein Lötmittel ist.
Ausrichtungsanordnung gemäß Anspruch 3, bei der das Lötmittel eine Gold/Zinn-Legierung ist.
Ausrichtungsanordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die Ausrichtungsstufe (44; 84; 112), das schmelzbare Material (58, 60; 140) und die Wärmequelle (54, 56; 130) integrierte Komponenten sind, die durch eine Mehrzahl von Schichten auf einem Substrat (122) definiert sind.
Ausrichtungsanordnung gemäß Anspruch 5, bei der das Substrat (122) ein Halbleitersubstrat ist und zumindest einige der Schichten Dicken von weniger als 30 μm aufweisen.
Ausrichtungsanordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der die Ausrichtungsstufe (44; 84; 112) durch thermisch betätigte Bauglieder (46, 48, 50, 52; 86, 88, 94, 96, 100, 102) getragen wird, die die Einstellung der relativen Position der Lichtquelle (112) und der Linse (34; 152) bereitstellen.
Optikmodul (10) mit folgenden Merkmalen: einer Umhüllung; einer Lichtquelle (12) innerhalb der Umhüllung; einer Linse (34; 152), die innerhalb der Umhüllung positioniert ist, um optisch einen durch die Lichtquelle erzeugten Strahl zu manipulieren; einer Ausrichtungsanordnung, die die relative Positionierung zwischen der Linse (34; 512) und einer Achse des Strahls variieren kann, wobei die Ausrichtungsanordnung sich innerhalb der Umhüllung befindet, wobei die Ausrichtungsanordnung Trägerbauteile umfasst, die flexibel sind, um die variierende relative Positionierung in einer Richtung bereitzustellen, die im allgemeinen senkrecht zu der Achse ist, und wobei die Ausrichtungsanordnung auf Betätigungsgliedkräfte anspricht, um die Trägerbauteile zu biegen; einem Verriegelungsmechanismus, der die Ausrichtungsanordnung sperrt, um eine feste relative Positionierung bereitzustellen, in der die Ausrichtungsanordnung nicht auf die Betätigungsgliedkräfte anspricht, wobei der Verriegelungsmechanismus eine Verbindung zum dauerhaften Sperren zumindest eines der Trägerbauteile umfasst, nachdem ein Zielzustand erreicht ist, wodurch die Ausrichtungsanordnung dauerhaft fixiert ist; und Eingangs/Ausgangsverbindungen an dem Äußeren der Umhüllung zum Betreiben der Ausrichtungsanordnung und des Verriegelungsmechanismus.
Optikmodul gemäß Anspruch 8, bei dem entweder die Lichtquelle (12) oder die Linse (34; 152) fest an der Ausrichtungsanordnung ist.
Optikmodul gemäß Anspruch 8 oder 9, bei dem der Verriegelungsmechanismus (a) eine Heizvorrichtung, (b) ein Lötmittel und (c) eine Quelle einer elektrostatischen Kraft umfasst, wobei die Ausrichtungsanordnung auf die elektrostatische Kraft anspricht, um sich in einer Richtung zu bewegen, die im allgemeinen mit der Achse des Strahls ausgerichtet ist, um so die Ausrichtungsanordnung in Kontakt mit dem Lötmittel zu bringen, wobei die Heizvorrichtung angeordnet und aktiviert ist, um selektiv das Lötmittel zu schmelzen.
Optikmodul gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10, bei dem die Trägerbauteile Wärmebetätigungsglieder sind, die die relative Positionierung ansprechend auf das Anlegen von Wärme variieren.
Optikmodul gemäß einem der Ansprüche 8 bis 11, bei dem die Ausrichtungsanordnung und die Wärmequelle durch Schichten definiert sind, die auf einem Halbleitersubstrat aufgebracht sind.
Verfahren zum Bilden einer Ausrichtungsanordnung für ein Optikmodul (10), mit folgenden Schritten: Bilden einer Mehrzahl strukturierter Schichten auf zumindest einem Substrat (122), um so eine kooperative Anordnung folgender Elemente zu definieren: (a) einer Ausrichtungsstufe (44; 84; 112), die gekoppelt ist, um eine Einstellung einer relativen Position einer Lichtquelle (12) und einer Linse (34; 152) zu ermöglichen, wobei die Ausrichtungsstufe konfiguriert ist, um eine der Lichtquelle und der Linse zu tragen; (b) eines schmelzbaren Materials (58, 60; 140), das positioniert ist, um die Ausrichtungsstufe an einem festen Ort zu verriegeln, wenn eine relative Zielposition der Lichtquelle und der Linse erreicht ist; und (c) einer Wärmequelle (54, 56; 130), die in einer Wärmeübertragungsineingriffnahme mit dem schmelzbaren Material steht, um selektiv das schmelzbare Material zu schmelzen.
Verfahren gemäß Anspruch 13, bei dem das Bilden der strukturierten Schichten ein Definieren des schmelzbaren Materials (58, 60; 140) als ein Lötmittel umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 14, bei dem das Definieren des schmelzbaren Materials ein Aufbringen einer Gold/Zinn-Legierung umfasst.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 13 bis 15, bei dem das Bilden der strukturierten Schichten ein Herstellen eines Betätigungsglieds umfasst, das durch ein Anlegen von Betätigungsgliedsignalen manipuliert wird.
Verfahren gemäß Anspruch 16, bei dem das Herstellen des Betätigungsglieds ein Bilden der Mittelregion, die durch flexible Bauteile getragen wird, umfasst.
Verfahren zum Bereitstellen einer optischen Ausrichtung innerhalb eines Optikmoduls (10), mit folgenden Schritten: Anlegen von Betätigungsgliedsignalen (164) an thermische Betätigungsglieder, um eine Ausrichtungsstufe (44; 84; 112) lateral zu verschieben, die die relative laterale Position einer Strahlachse zu einer Linse (34; 152) steuert, einschließlich eines Steuerns der Betätigungsgliedsignale, um eine relative laterale Zielposition bereitzustellen; Erfassen (166), wann die relative laterale Zielposition erreicht ist; Erzeugen (170) elektrostatischer Kräfte, um die Ausrichtungsstufe in einer Richtung zu verschieben, die im allgemeinen parallel zu der Strahlachse ist, um die Ausrichtungsstufe mit einem schmelzbaren Material (58, 60; 140) zu kontaktieren, einschließlich eines Schmelzens des schmelzbaren Materials; und Kühlen (172) des schmelzbaren Materials, um die Ausrichtungsstufe an einer Position zu fixieren, um die relative laterale Zielposition beizubehalten.
Verfahren gemäß Anspruch 18, das ferner eine schmelzbare Struktur aufweist, die eine laterale Bewegung der Ausrichtungsstufe nach dem Kühlschritt sperrt.
Verfahren gemäß Anspruch 18 oder 19, bei dem das Schmelzen des schmelzbaren Materials ein Schritt eines Anlegens von Wärme an eine Gold/Zinn-Legierung ist.