JP4831286B2 - 導波路の製造方法及び装置並びにこれにより製造される導波路 - Google Patents

Description

導波路は、マスクを位置合わせして感光材料を露光させるリソグラフィ技術を用いて、ポリマー又は無機材料で製造することができる。このような技術では、幾つかの光学デバイスが単一モードの導波路によって結合されることになる場合、デバイスの位置は、サブミクロンまでの許容誤差の精度でなければならない。

例えば、ＶＣＳＥＬ（垂直キャビティ面発光レーザ）を光ファイバに精密に位置合わせするのに通常使用される方法の１つでは、ＶＣＳＥＬチップは、導波路の出力を監視しながら導波路に位置合わせされる。一般的な光モジュール組立コストの過半数が、こうした精密位置合わせプロセスにより費やされる。
米国特許番号第６３０６５６３号

従って、導波路をデバイス位置に適合させることによって、製造期間中のデバイス位置の位置決め許容誤差を緩和させる能力を有することが望ましい。更に、位置合わせの前に、ＶＣＳＥＬチップ及び検出器を所定位置に固定することが可能となる、より廉価な製造技術を有することが有用であろう。

要約すると、本発明の１つの実施形態によれば、導波路を適応的に製造する方法は、光デバイスの基板に対する相対的な配置ずれを計測する段階と、複数の図形基本要素を使用して導波路を形成するためのコンピュータ可読命令を生成する段階と、コンピュータ可読命令に従って基板上に導波路を写植する段階とを含む。

本発明の別の実施形態によれば、コンピュータ可読媒体は、複数の図形基本要素を使用して導波路を形成するコンピュータ可読命令を形成するようにコンピュータシステムに指令するコンピュータ指令を格納する。本実施形態では、コンピュータ指令は、基板上の光デバイスの実際の位置を記述するデータを含む位置合わせファイルにアクセスする段階と、基板上の図形基本要素の理想的配置を記述するデータを含むＣＡＤ（コンピュータ支援設計）フラッシュファイルにアクセスする段階と、各々がそれぞれのレチクル上で利用可能な図形基本要素のリストを備える、複数のレチクルファイルを含むレチクルインデックスにアクセスする段階と、光デバイスの位置のオフセット誤差に対するレチクルの重ね合わせに関するデータを含む適合タイプファイルにアクセスする段階と、位置合わせファイル、ＣＡＤフラッシュファイル、レチクルインデックス、及び適合タイプファイルを使用して、レチクルを選択し、該レチクルと、レチクルを通過する光を基板に供給するためにレチクルの反対側に置かれた光源とを支持するウエハーステッパを制御するためのコンピュータ可読命令を供給する段階とを含む。

本発明の別の実施形態によれば、レチクルは、複数の図形基本要素を備え、複数の図形基本要素の少なくとも１つはテーパ付き端部を含む。

本発明の別の実施形態によれば、導波路を製造する方法は、少なくとも１つがテーパ付き端部を含む複数の図形基本要素を含むレチクルを選択する段階と、レチクルの選択された図形基本要素によって導波路を写植するためのコンピュータ可読命令を使用する段階とを含み、コンピュータ可読命令が、写植された隣接する導波路セグメントからなる少なくとも幾つかのペアの各々に対し、１つの導波路セグメントの少なくとも１つのテーパ付き端部が、他の導波路セグメントの隣接する端部と確実に重なり合うように設計された命令を含む。

本発明の別の実施形態によれば、導波路は、複数の導波路セグメントを含み、複数の導波路セグメントの各々は、テーパ付き端部を含み、他の複数の導波路セグメントの少なくとも１つに隣接している。

本発明のこれら並びに他の特徴、態様、及び利点は、添付図面を参照しながら以下の詳細な説明を読めばより理解されることになろう。図面全体を通じて同じ符号は同じ要素を表す。

図１は、本発明の１つの実施形態に従って使用するための導波路製造システム１０を示し、図２は、図１の実施形態で任意選択的に使用する材料の幾つかの層の側面図である。

本発明の１つの実施形態によれば、導波路３０（「少なくとも１つの導波路」を意味する）の適応性のある製造方法は、光デバイス３１、３２、３４（図５から図９に示され、「少なくとも１つの光デバイス」を意味する）の基板２０に対する配置ずれを相対的に計測する段階と、複数の図形基本要素１６を用いて配置ずれ計測値を適用することにより導波路３０を形成するコンピュータ可読命令を生成する段階と、コンピュータ可読命令に従って基板上に導波路を写植する段階とを含む。

一般的に導波路３０は、例えばポリマーのような有機材料、又は、例えば蒸着ガラス又は半導体材料のような無機材料を含み、選択された材料及び層の数に応じて約２マイクロメートルから約５０マイクロメートル程度の厚さを有する。導波路３０は薄い性質を有するので、基板２０内の粗さによって導波路３０を通過する光が反射を生じるのを防ぐために、基板２０は通常ほぼ平坦な基板を含む。「ほぼ平坦な」とは、本明細書では研磨されたシリコンウエハーと平面度が同等であることを意味する。１つの実施形態では、基板２０は、安定した低膨張材料（即ち、熱膨張係数が約４ｐｐｍ／℃（摂氏度当たり百万分の１）の程度である）を更に含む。基板材料の一例は、研磨水晶である。

光デバイス３１の実施例は、垂直キャビティ面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）３２及び光検出器３４を含む。ＶＣＳＥＬは、通常の使用時には、ほぼ平坦で且つ導波路の表面と直角に位置付けられる。本発明は、限定ではないが、高品質信号と高速データを必要とする通信で使用される単一モードＶＣＳＥＬに特に有用である。別の特定の実施形態では、ＶＣＳＥＬからの発散光を集光するためにマイクロレンズ３５（図５）がＶＣＳＥＬ３２の上に設けられる。

通常、マーキング２１（図６）が配置ずれ計測を行う前に基板２０上に形成され、光デバイス３１は、マーキングに対し相対的に計測される。１つの実施例においては、高コントラストの「＋」印が、通常のフォトリソグラフィを用いて作成される。

１つの実施形態では、光デバイス３１の配置ずれを基板２０に対して相対的に計測する段階は、光デバイス３１の実際の位置を並進誤差で表す段階を含む。並進誤差は通常、Ｘ方向及びＹ方向での位置誤差として表される。サブミクロン計測システムは、例えばＶｉｓｉｏｎａｒｙ Ｓｙｓｔｅｍｓなどの会社から商業的に入手可能である。本実施形態では、並進誤差を求めた後に、組み込み光デバイスの並進誤差を補正するようにコンピュータ可読命令を生成する。

幾つかの実施形態では、光デバイス３１の実際の位置は更に、回転誤差によって表され、コンピュータ可読命令が、この２つの誤差を補正する。回転誤差は通常、シータ方向における位置誤差として表され、光デバイス３１が基板と直角でない場合に生じる。回転誤差を補正する機能は通常、基板と写植装置（例証の目的で図１に、光源１２、レチクル１４、及び集光光学系１８を示す）との間の回転を含む。このような回転が望ましくない場合には、他の選択肢としては、光学デバイスのアパーチャ自体又は他の点源の実際の位置を並進誤差で表すことである。

一般的に、コンピュータ可読命令の生成段階は、写植中に使用するレチクル１４（「少なくとも１つのレチクル」を意味する）を識別する段階を含む。レチクルは、図形基本要素１６（これらのレチクルは「マスク」又は１倍レチクルと呼ばれる場合が多い）と同一の寸法か又は図形基本要素と異なる寸法のいずれかである導波路セグメント２２を提供するのに使用される。１つの実施形態では、異なる寸法は、例えば、約５の縮小係数である。図形基本要素は、開口、もしくは厚さの低減、又は所望の光量を透過させることを可能とする不透過性、或いは開口と厚さの低減との組み合わせを含むことができる。

１つの実施形態では、図形基本要素と比較すると導波路セグメントの異なる寸法は、約５の縮小係数である。より具体的な実施形態では、レチクル１４は、各辺が１２７ｍｍの正方形を含み、該正方形は、各辺が約５０ｍｍの正方形から構成される内部有効区域（図形基本要素を含む区域）を含み、これは、縮小係数が５倍の実施形態においては、約１０ｍｍの各辺を有する正方形の露光区域に変換される。１つの実施例では、図形基本要素は、長さが約７ｍｍから約１０ｍｍまでの範囲、高さが約５０マイクロメートル以下、幅が約５マイクロメートルであり、隣接する基本要素と約１ｍｍだけ離間して配置されている。

図３は、複数の図形基本要素１１６，２１６及び３１６を含むレチクル１１４の平面図であり、図４は、図３のレチクルの図形基本要素１１６，２１６及び３１６を使用して作られたマッハツェンダー干渉計導波路３０の平面図の１つの実施例である。３つの図形基本要素は、例証の目的で示しているが、図形基本要素の数が多いほど、導波路の設計及び適合性の柔軟性がより優れる。１つの実施形態では、コンピュータ可読命令の生成は、レチクルの識別のための最適な図形基本要素の決定段階と、最適な図形基本要素を使用する段階とを含む。図４では、分割導波路を有するものとして例証の目的で示している。幾つかの用途においては、分割導波路は空間変調を助ける。

ＶＣＳＥＬを使用する典型的な実施形態は、ＶＣＳＥＬからの光を上にある導波路に反射させるミラー（例えば、通常は４５度の傾斜ミラー）を含む。

図５は、本発明の１つの実施形態に従って製造された導波路端点を示す側面断面図であり、コンピュータ可読命令の生成は、複数の図形基本要素を使用して、プロフィール端点３３を有する導波路を形成するためのコンピュータ可読命令を生成する段階を含む。本実施形態では、プロフィール端点を生成するのに使用されるレチクルは、グレースケールレチクル（場合によってはバイナリハーフトーンマスクと呼ばれる）を含む。グレースケールレチクルを使用することにより、個々の導波路セグメントと同時に要求角度（必須ではないが、典型的には約４５度）を製造することができる。角度の傾斜は、図形基本要素の透過率の変更（例えば図２５の要素２２１６で示す）によって形成及び調整することができる。光の発散を最小にするためには、ＶＣＳＥＬ３２が角度の反射点から約１２マイクロメートル（Ｚ方向）以内、より好ましくは約１０マイクロメートル以内である場合に有用である。

端面発光レーザダイオード（図示せず）を使用する幾つかの実施形態では、光デバイスに最も近接した導波路の端部にあるこうした側面から見た端点は、通常は使用されない。これらの実施形態では、レーザ開口は、導波路と同一平面上の水準にあり、該導波路と位置合わせするように設計される。

１つの実施形態では、写植は、ウエハーステッパ２６（図１）を使用する段階を含む。本発明のより具体的な実施形態では、レチクルは、固定位置に保持され、ウエハーステッパは、基板を事前設定位置に移動させるのに使用される。本実施形態では光源１２（図１）は一般に静止したままであり、マスキングブレード（図示せず）を介してマスキングを行うレチクル端部が、レチクルを覆い且つ露光するのに使用され、シャッター機構（図示せず）が、光源１２からの光を制御する。コンピュータ命令による指令に応じて基板を移動させる際に、より柔軟性に優れた位置決めを可能にするようにステッパソフトウエアを修正することは、更に有利である。

写植の機構は、幾つかの便利な形態の任意の１つを選ぶことができる。１つの実施形態では、例えば、フォトレジスト２７（図２）は、導波路３０の材料の上に設けられ、フォトレジスト２７は、レチクル１６を通過する光に露光され、次にフォトレジスト２７を用いて、導波路３０をパターン形成する。本実施形態では、フォトレジストを使用して導波路をパターン形状する段階は、通常、フォトレジスト及び導波路の両方をドライエッチングすることによって実施される。より具体的にはグレースケールレチクルの実施形態において、レチクルのグレースケール部分は、導波路のプロフィール端点３３（図５）が形成されることになる区域においてフォトレジストを通して部分的にエッチングするのに使用される。次いでドライエッチングは、フォトレジスト及び導波路の両方を通ってエッチングする。典型的には材料は、エッチングがほぼ同じ速度で生じるように選択される。エッチング技法の１つの実施例は、反応イオンエッチングである。この技法では、ＡＺ４６６０（商標）フォトレジスト（ＡＺはＨｏｅｃｈｓｔ Ｃｅｌａｎｅｓｅ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎの商標である）などの厚い低コントラスト処理のフォトレジストが特に有用である。

関連の実施形態では、フォトレジストに加えて金属化層２９が使用される。本実施形態では、金属化層２９は、導波路３０材料とフォトレジストとの間に設けられる。レチクル１４を通過する光にフォトレジスト２７を露光させる段階の後に、金属化層２９をウエットエッチングして金属化層マスクを生成する。本実施形態では、金属化層は、下にある導波路を損傷せずにウエットエッチングすることができる材料を含む。１つの実施形態では、例えば、金属化層はニッケルを含み、導波路材料は、ポリ（メチルメタクリレート）又はポリエーテルイミドなどのポリマーを含む。次に、導波路は金属化層を通してドライエッチングされる。ドライエッチングの間、金属化層は、下にある導波路を保護する（しかし、傾斜端点３３を同時に製造することはできない）。最終的には、金属化層２９は除去される。

更に別の写植の実施形態では、導波路は、レチクルを通過する光を導波路に露光させる段階によって形成される。本実施形態では、導波路は、レチクルを通過する光に露光され、現像されて定着される。本実施形態に対して特に有用な材料は、光重合モノマー、オリゴマー、又は、例えば、Ｘｕ他の米国特許番号第６，３０６，５６３号で説明されたようなポリマーを含む。材料が光に露光される（「光退色」又は直接写植と呼ばれる場合があるプロセス）と、屈折率が変化し、目的の導波路が得られる。非露光材料は、除去されるか又は所定場所に残される。

図６及び図７は、本発明の幾つかの実施形態に従って製造された導波路２３０及び１３０の平面図である。説明のために、個々の導波路セグメント２２（図１）は示されていない。これらの実施形態では、光デバイスは、ＶＣＳＥＬ３２及び光検出器３４を含む。図６及び図７では、任意選択的に使用される適合及び非適合の能動デバイス４２及び３６を図示している。導波路を電流源に結合された金属化層などの能動デバイスで覆うことは、光変調が要求される場合に有用である。

図６の実施形態では、コンピュータ可読命令の生成は、ＶＣＳＥＬ３２と検出器３４との間の距離全体にわたって適合されるほぼ直線の導波路２３０を製造するためのコンピュータ可読命令の生成を含む。本明細書で使用される「ほぼ直線の」は、導波路が１つの位置から他の位置までほぼ最短距離に沿って進むようにパターン形成されることを意味する。実際には、導波路セグメント（図示せず）を位置合わせする際に緩い曲線及び湾曲が生じることになり、従って結果として得られる導波路は、完全に直線にはならない。

図６とは対照的に、図７の実施形態は、コンピュータ可読命令が適合部分３８を含む導波路を製造するためのものである。より具体的には、図７の実施形態は、適合部分３８によって結合される２つのほぼ直線的な部分３７を含む導波路を示している。適合性が「完全」である図６の実施形態では、図７の実施形態の適合領域４０（「部分」適合）と比較すると、導波路セグメント間の接続ジョイントではあまり大きな角度は存在しないが、しかしながら、光デバイスを導波路と位置合わせ（調整）する際にはより大きな課題がある。適合領域４０の寸法が大きい程、直線部分と適合部分との間の角度（従ってカップリング損失）を最小化するための柔軟性がより大きくなる。

図６と図７の実施形態では、導波路を光デバイスに相互接続する図形基本要素の数は、角度に依存することになるが、一般的には約５０から約１００までの範囲内にあると予想される。図８及び図９は、本発明の幾つかの他の実施形態に従って製造された導波路の平面図を示し、導波路の位置合わせが容易である利点と適合部分に起因して角度の鋭さが軽減される利点とを有する。

図８及び図９の実施形態は、図７の実施形態を基にしたものである。これらの実施形態では、本方法の実施形態によるコンピュータ可読命令は、ほぼ直線である部分３７の１つ（「少なくとも１つ」を意味する）に伸長領域７０又は７２を製造するための命令を含む。伸長領域７２及び７０（図９）内に写植された相互接続は、並進補正の前に、個々の基本要素の重なりに起因する光デバイスの並進誤差に基づいて、それぞれＸ方向又はＹ方向で拡大又は縮小することが可能である。この重ね合わせは、適用可能な最大並進量を抑制する。拡大の１つの実施例を図８に示しており、ここでは、導波路セグメント１２２及び２２２の間のジョイント（重ね合わせ）１２８は、導波路の長さの変化に対して調節可能である。

図８の実施形態では、適合部分は、直線伸長領域７２と並進屈曲領域７４とを含む。導波路セグメント３２２と４２２の間のジョイント２２８は、並進屈曲領域がＸ方向及びＹ方向の両方でオフセットするように調節可能である。例証の目的で１つの並進屈曲領域を示しているが、複数の並進屈曲領域を使用することができる。更に幾つかの実施形態では、屈曲領域は非適合の状態である。図８及び図９の並進屈曲領域内に示す屈曲量は、説明の目的のために幾分誇張されている。屈曲が緩やかであるほど、光透過損失はより少なくなる。

１つの実施形態では、特定の領域を導波路設計において設定した後、配置ずれ計測を行い、コンピュータ可読命令を生成する。図９に示す１つの特定の手法では、５つの領域、即ち、（１）非適合導波路領域７６、（２）Ｘ伸長領域７２、（３）Ｙ伸長領域７０、（４）Ｘ、Ｙ並進屈曲領域７４、及び（５）Ｘ、Ｙ並進接続領域６８が指定される。次いで、本設計は、一般的なマスキングを使用して非適合領域７６及び６８内に写植され、光デバイス位置に基づいて屈曲及び伸長領域７２、７４及び７０でオフセットが実施される。必要な図形基本要素の数は、非オフセット領域の図形基本要素は固定されるので、削減可能である。屈曲領域の曲率半径は、屈折率に依存することになるが、一般的には、曲率半径が大きくなるほど、並進がより円滑になる。１つの実施形態では、曲率半径は、ミリメートルからセンチメートルまでの範囲である。

図１０は、本発明の１つの実施形態によるコンピュータファイルを示すブロック図である。図１０の実施形態では、複数の図形基本要素１６を使用して導波路３０を形成するコンピュータ可読命令を作成するように、コンピュータシステム１１（図１）に指令するコンピュータ指令を格納するコンピュータ可読媒体は、基板上の光デバイスの実際の位置を記述するデータを含む位置合わせファイル４４にアクセスする段階と、基板上での図形基本要素の理想的配置を記述するデータを含むＣＡＤ（コンピュータ支援設計）フラッシュファイル４６にアクセスする段階と、各々がそれぞれのレチクル上で利用可能な図形基本要素のリストを備える複数のレチクルファイル５０を含むレチクルインデックス５２にアクセスする段階と、光デバイスの位置のオフセット誤差に対するレチクルの重ね合わせに関するデータを含む適合タイプファイル４８にアクセスする段階と、変換プログラム５４内で、位置合わせファイル、ＣＡＤフラッシュファイル、レチクルインデックスファイル、及び適合タイプファイルを使用してレチクル１４（「少なくとも１つ」を意味する）を選択し且つ基板２０とレチクルを通過する光を基板（図１）に供給するためにレチクルの反対側に置かれた光源１２とを支持する、ウエハーステッパ２６を制御するためのコンピュータ可読命令を供給する段階とを含む。

コンピュータシステム１１は、例えば、１つ又はそれ以上のディジタルプロセッサ、アナログプロセッサ、又はこれらの組み合わせを含むことができる。１つの実施形態では、変換プログラムは、ウエハーステッパの露光位置を指定する。上記の説明のように、柔軟性は、基板の位置決めにウエハーステッパを使用する上で有利である。

他の実施形態では、変換プログラムは、ウエハーステッパのパスで使用されることになるレチクルを指定する。レチクルが変わるたび毎に、新規の露光が開始され、新しい「パス」が開始したものと考えられる。１つの導波路に対する全ての目的とする図形基本要素が１つのレチクル上に位置している場合には、１つのパスが導波路の製造においては適切である。１つの実施形態では、約５から約１０の図形基本要素が各レチクル上に位置付けられる。

通常、変換プログラムは更に、導波路セグメントの各々に対する露光パラメータを指定する。１つの実施形態では、露光パラメータは、位置座標とレチクル開口オフセットとを含む。これらのパラメータを用いて、レチクルエッジマスキングブレード（図示せず）に露光予定の目的とする部分以外の全てのレチクルを遮蔽するよう命令する。位置座標を用いて、レチクルにマスキングブレードの新しいＸＹ中心をどこに位置付けるべきかを命令する。レチクル開口オフセットを用いて、マスキングブレードが開かれる幅の大きさを制御する。更に具体的な実施形態では、露光パラメータは更に、露光、焦点、及びレチクルオフセットを含む。パラメータ使用の１つの実施例では、基板２０はステッパ２６に装着され、ジョブがステッパ２６上に設定され、ステッパ・パラメータが入力され、レチクルがジョブに対して装荷され、ジョブソフトウエアがロードされて、基板がステッパ上で位置合わせされる。

１ペアの隣接する導波路セグメントが位置合わせされていない場合（例えば図１に要素２４によって示されている）には、光は後方へ反射して、全て目的の方向に進むとは限らない。２つの技術を個別に又は組み合わせて使用して、レチクルの位置ずれ（場合によってはステッチ誤差と呼ばれる）に起因する導波損失を最小化することができる。１つの技術は、図形基本要素の端部の成形に関係し、他の技術は、図形基本要素の端部のレチクルのプロフィール（高さ又は強度分布）に関係するものである。両方の技術は、１つのペアの導波路セグメント間の位置合わせの制御及び要件をわずかに緩和することができると共に、光エネルギーを効率的に導く（損失を最小化する）ことを目的として設計される。

本発明の１つの実施形態では、レチクルは、複数の図形基本要素を含み、その少なくとも１つが、テーパ付き端部（「少なくとも１つ」を意味する）を含む。以下に説明するように、テーパ付き端部を備える図形基本要素を使用することによって、導波路平滑化に関するレチクル位置ずれの影響を低減することができる。テーパは、物理テーパ（導波路がエッチングによってパターン形成される実施形態のような）又は、屈折率テーパ（導波路が写植によって直接パターン形成される実施形態のような）を含むことができる。

図１２から図２４は、主として双方向光流（図１２から図１８）及び単一方向光流（図１９から図２４）で有用な本発明の幾つかの実施形態による、図形基本要素１１６及び２１６又は対応する導波路セグメント１２２及び２２２の形状テーパを示す平面図である。図形基本要素又は導波路セグメントが説明されているか否かに関係なく形状は同じであるので、説明を簡単にするために、各カテゴリーに対して各図は重複して示されない。

本明細書で使用する「形状テーパ」は、図形基本要素又は導波路のＸＹ平面を意味する。図１１の実施形態において、矩形形状及び矩形端点を備える矩形形状は重ね合わせジョイント３２８と共に示されている。対照的に、図１２から図２４の実施形態では、各ペアの少なくとも１つの端点は、形状テーパを有する。図１２から図１８の双方向の実施形態では、各ペアの２つの端点は、形状テーパ７８、８０、８２、８４、８６、８８及び９０を有する。1つの形状テーパ１８８、１８２、１８０、１８４、１９０を、図１９から図２３の例示的な単一方向実施形態において示す。しかしながら、このような区別をする必要はない。例えば、２つの形状テーパ１８２及び９２が図２４の例示的な単一方向の実施形態に示されている。双方向の実施例では、形状は双方向での光の伝達を容易にするように選択され、一方、単一方向の実施例では、形状は光を一方向に集中させるように選択される。

図１２の形状テーパ７８及び図２４の形状テーパ９２が示すように、幾つかの実施形態では、形状テーパは、拡張テーパを含む。他の実施形態では、形状テーパは、それぞれの図１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３及び２４の形状テーパ８０、８２、８４、８６、８８、９０、１８８、１８２、１８０、１８４、１９０、１８２によって示される狭窄テーパを含む。

幾つかの実施形態では、形状テーパは、図１５のテーパ８４及び図２２のテーパ１８４によって示すような丸み付きテーパを含む。幾つかの実施形態では、形状テーパは、例えば、図１２のテーパ７８、図１３のテーパ８０、及び図１４のテーパ８２に示す角度付きテーパを含む。他の実施形態（図示せず）では、丸み付きテーパと角度付きテーパの組み合わせがある。

図２５は、本発明の実施形態による、図形基本要素２２１６又は対応する導波路セグメント２２２２のプロフィールテーパ３９２（より具体的には、グレースケールマスク技術の適用によって得られる導波路セグメントの強度プロフィール）の平面図であり、図２６は、図２５の導波路セグメントの強度プロフィールの斜視図である。図２７は、図２５に示す種類の２つの図形基本要素又は対応する導波路セグメントの平面図であり、図２８と図２９はそれぞれ、図２７に示す種類の導波路セグメントの強度プロフィールの斜視図と平面図である。

本明細書で使用するように、「プロフィールテーパ」は、図形基本要素又は導波路のＺ平面プロフィールを意味する。導波路に関しては上記のように、テーパは、物理テーパ又は屈折率テーパを含むことができる。プロフィールテーパ３９２は、図５に関して上記に説明した同様の方法で製造することができる。

グレースケールレチクルの使用によって、重なり合う導波路セグメント間での自己位置合わせが可能となる。グレースケールを用いて、プロフィールテーパを備える図形基本要素によって製造される２つの導波路セグメントを示す図２８及び図２９によって最も容易に判る側面領域２３と比較して、パターン形成が中間領域２５で約５０％より大きな導波路厚さが削減される。プロフィールテーパの付加的な利点は、導波路ジョイントでの２重露光（写植の実施形態に依存して、フォトレジスト又は導波路のいずれかの１つ）を削減することができ、また、導波路セグメント間でのより円滑な並進を提供できることである。

他の付加的な又は代替的な実施形態では、テーパは、図形基本要素２０１６又は対応する導波路セグメント２０２２の平面図である、図３０から図３３に示される形状及びプロフィールテーパ２８４、２９２又は４９２を含む。

プロフィールテーパ実施形態及び、形状及びプロフィールテーパ実施形態での目的とされるプロフィール角度は、導波路セグメントの端点の形状と導波路セグメント間のジョイント重なりの長さに応じて変化することになる。図形基本要素は、有意な２重露光を必要とせずに各ジョイント内に十分な導波路プロフィールが得られる角度を有するように選択される。

他の実施形態では、導波路３０（「少なくとも１つの」を意味する）を製造する方法は、少なくとも１つがテーパ付き端部（「少なくとも１つの」を意味する）から構成される複数の図形基本要素１６を備えるレチクル１４を選択する段階と、選択されたレチクルの図形基本要素を通して導波路を写植するためのコンピュータ可読命令を使用する段階とを含み、該コンピュータ可読命令は、写植された隣接する導波路セグメントの少なくとも幾つかのペアの各々に対して、１つの導波路セグメントのテーパ付き端部の少なくとも１つが他の導波路セグメントの隣接する端部と確実に重なり合うように設計された命令から構成される。この実施形態において、「隣接する」は、各導波路セグメントのペアが重なり合う導波路セグメントを含むという意味で使用される。

更に具体的な関係する実施形態では、導波路は、双方向導波路を含み、コンピュータ可読命令が、写植された隣接する導波路セグメントの少なくとも幾つかのペアの各々に対して、１つの導波路セグメントのテーパ付き端部が他の導波路セグメントの隣接するテーパ端部と確実に重なり合うように設計された命令を含む。

導波路製造方法の実施形態のいずれかにおいては、テーパを、上記に図１２から図３３に関して説明した形状及びプロフィールテーパの実施形態から選択することができる。

他の実施形態では、導波路３０は、複数の導波路セグメントを含み、複数の導波路セグメントの各々は、テーパ付き端部を有し、また、他の複数の導波路セグメントの少なくとも１つと隣接している。多くの更に具体的な導波路の実施形態は、上記の図１２から図３３に関して説明された形状及びプロフィールテーパの実施形態から選択されるテーパを含む。

上述の本発明の実施形態は、種々の組み合わせで使用可能であり、また、1つの実施例として、ＨＤＩ（高密度相互接続）光デバイス内の実際のデバイス位置に適合する完成導波路を写植するようにプリントされる図形基本要素の群に導波路を分割することによって、サブミクロンの許容誤差を達成する可能性を含む、多くの利点を有する。

本発明の特定の特徴だけを本明細書で図示し説明してきたが、当業者には多くの修正及び変更が見出されるであろう。従って、添付の請求項は、本発明の真の精神を包含する全てのこうした修正及び変更を対象として含むことが意図されることを理解されたい。

本発明の１つの実施形態に従って使用する導波路製造システム。 図１の実施形態で任意選択的に使用される幾つかの層の材料の側面図。 複数の図形基本要素を含むレチクルの平面図。 図３の図形基本要素を使用して製造されたマッハツェンダー干渉装置導波路の例示的な平面図。 本発明の１つの実施形態に従って製造された導波路の端点を示す側面断面図。 本発明の幾つかの実施形態に従って製造された導波路の平面図。 本発明の幾つかの実施形態に従って製造された導波路の平面図。 本発明の幾つかの実施形態に従って製造された導波路の平面図。 本発明の幾つかの実施形態に従って製造された導波路の平面図。 本発明の１つの実施形態によるコンピュータファイルを示すブロック図。 主として双方向光流で有用な本発明の幾つかの実施形態による図形基本要素又は対応する導波路セグメントの形状テーパを示す平面図。 主として双方向光流で有用な本発明の幾つかの実施形態による図形基本要素又は対応する導波路セグメントの形状テーパを示す平面図。 主として双方向光流で有用な本発明の幾つかの実施形態による図形基本要素又は対応する導波路セグメントの形状テーパを示す平面図。 主として双方向光流で有用な本発明の幾つかの実施形態による図形基本要素又は対応する導波路セグメントの形状テーパを示す平面図。 主として双方向光流で有用な本発明の幾つかの実施形態による図形基本要素又は対応する導波路セグメントの形状テーパを示す平面図。 主として双方向光流で有用な本発明の幾つかの実施形態による図形基本要素又は対応する導波路セグメントの形状テーパを示す平面図。 主として双方向光流で有用な本発明の幾つかの実施形態による図形基本要素又は対応する導波路セグメントの形状テーパを示す平面図。 主として双方向光流で有用な本発明の幾つかの実施形態による図形基本要素又は対応する導波路セグメントの形状テーパを示す平面図。 主として単一方向光流で有用な本発明の幾つかの実施形態による図形基本要素又は対応する導波路セグメントの形状テーパを示す平面図。 主として単一方向光流で有用な本発明の幾つかの実施形態による図形基本要素又は対応する導波路セグメントの形状テーパを示す平面図。 主として単一方向光流で有用な本発明の幾つかの実施形態による図形基本要素又は対応する導波路セグメントの形状テーパを示す平面図。 主として単一方向光流で有用な本発明の幾つかの実施形態による図形基本要素又は対応する導波路セグメントの形状テーパを示す平面図。 主として単一方向光流で有用な本発明の幾つかの実施形態による図形基本要素又は対応する導波路セグメントの形状テーパを示す平面図。 主として単一方向光流で有用な本発明の幾つかの実施形態による図形基本要素又は対応する導波路セグメントの形状テーパを示す平面図。 本発明の１つの実施形態による図形基本要素又は対応する導波路セグメントのプロフィールテーパの平面図。 図２５の導波路セグメントのプロフィールの斜視図。 図２５に示す種類の２つの図形基本要素又は対応する導波路セグメントの平面図。 図２７に示す種類の導波路セグメントのプロフィールの斜視図。 図２７に示す種類の導波路セグメントのプロフィールの平面図。 本発明の幾つかの実施形態による図形基本要素又は対応する導波路セグメントの平面図。 本発明の幾つかの実施形態による図形基本要素又は対応する導波路セグメントの平面図。 本発明の幾つかの実施形態による図形基本要素又は対応する導波路セグメントの平面図。 本発明の幾つかの実施形態による図形基本要素又は対応する導波路セグメントの平面図。

符号の説明

１０ 導波路製造システム
１１ コンピュータシステム
１２ 光源
１４ レチクル
１６ 図形基本要素
１８ 集光光学系
２０ 基板
２２ 導波路セグメント
２６ ウエハーステッパ
３０ 導波路

Claims (35)

1. 導波路（３０）を製造する方法であって、
   （ａ）前記導波路（３０）に光を入力または出力する光デバイス（３１、３２、３４）の配置ずれを基板（２０）に対して相対的に計測する段階と、
   （ｂ）レチクル上の図形基本要素（１６）を配置ずれ計測値に応じて形状の異なる複数の図形基本要素（１６）の中から複数の図形基本要素（１６）を選択的に用いることにより前記導波路を形成するためのコンピュータ可読命令を生成する段階と、
   （ｃ）前記コンピュータ可読命令に従って露光により前記基板上に前記導波路を形成する段階と、
   を含む方法。
2. 前記段階（ａ）が、光デバイスの実際の位置をＸ方向及びＹ方向での位置誤差で表す段階を含む請求項１に記載の方法。
3. 前記段階（ｂ）が、前記図形基本要素の重なりを、それぞれＸ方向又はＹ方向で拡大又は縮小することにより、前記位置誤差を補正するためのコンピュータ可読命令を生成する段階を含む請求項２に記載の方法。
4. 前記段階（ａ）が、前記光デバイスのアパーチャの実際の位置をＸ方向及びＹ方向での位置誤差で表す段階を含む請求項２に記載の方法。
5. 前記段階（ａ）の前に、前記基板上にマーキング（２１）を形成する段階を更に含み、前記段階（ａ）が、前記光デバイスを前記マーキングに対して相対的に計測する段階を含む請求項１に記載の方法。
6. 前記段階（ｂ）が、レチクル（１４）を識別するコンピュータ可読命令を生成する段階を含み、前記段階（ｃ）が、前記レチクルを使用する段階を含む請求項１に記載の方法。
7. 前記段階（ｂ）が、最適な図形基本要素を決定する段階と、
   前記最適な図形基本要素を備える前記レチクルを特定して使用する段階とを含む請求項６に記載の方法。
8. 前記段階（ｂ）が、複数の図形基本要素を使用して、プロフィール端点（３３）を有する導波路を形成するコンピュータ可読命令を生成する段階を含み、前記レチクルを使用する段階がグレースケールレチクルを使用する段階を含む請求項６に記載の方法。
9. 前記段階（ｃ）が、前記基板を移動させるウエハーステッパ（２６）を使用する段階を含む請求項６に記載の方法。
10. 前記段階（ｃ）が、前記レチクルを固定位置に保持する段階と、前記基板を移動させるために前記ウエハーステッパを使用する段階とを含む請求項９に記載の方法。
11. 前記段階（ｃ）が、フォトレジスト（２７）を前記導波路上に設ける段階と、前記フォトレジストを前記レチクルを通過する光に露光させる段階と、前記フォトレジストを使用して前記導波路をパターン形成する段階とを含む請求項９に記載の方法。
12. 前記段階（ｃ）が、前記フォトレジストを使用して前記フォトレジスト及び前記導波路をドライエッチングすることによって、前記導波路をパターン形成する段階を更に含む請求項１１に記載の方法。
13. 前記段階（ｃ）が更に、前記導波路と前記フォトレジストの間に金属化層（２９）を形成する段階と、前記レチクルを通過する光に前記フォトレジストを露光させる段階の後に、前記金属化層をウエットエッチングする段階と、エッチングされた前記金属化層を通して前記導波路をドライエッチングする段階と、エッチングされた前記金属化層を除去する段階とを含む請求項１１に記載の方法。
14. 前記段階（ｃ）が、前記導波路を前記レチクルを通る光に露光させる段階によって前記導波路を形成する段階を含む請求項９に記載の方法。
15. 前記段階（ａ）の前に、ほぼ平坦な基板を設ける段階を更に含む請求項１に記載の方法。
16. 前記段階（ａ）の前に、垂直キャビティ面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ（３２））を備える光デバイスを前記基板（２０）に対して位置合わせを行う段階を更に含む請求項１５に記載の方法。
17. 前記段階（ａ）の後で且つ前記段階（ｃ）の前に、ＶＣＳＥＬの上にマイクロレンズ（３５）を設ける段階を更に含む請求項１６に記載の方法。
18. 前記段階（ａ）が、ＶＣＳＥＬ（３２）と光検出器（３４）とを備える光デバイスの配置ずれを計測する段階を含む請求項１に記載の方法。
19. 前記段階（ｂ）が、ほぼ直線的な導波路（２３０）を製造するためのコンピュータ可読命令を生成する段階を含む請求項１８に記載の方法。
20. 前記段階（ｂ）が、配置ずれ計測値を適用するコンピュータ可読命令により形成された導波路を備える適合部分（３８）を製造するためのコンピュータ可読命令を生成する段階を含む請求項１８に記載の方法。
21. 前記段階（ｂ）が、前記適合部分（３８）によって結合される２つのほぼ直線的な部分（１３０）を備える導波路を製造するためのコンピュータ可読命令を生成する段階を含む請求項２０に記載の方法。
22. 複数の図形基本要素（１６）を使用して導波路（３０）を露光により形成するコンピュータ可読命令を形成するようコンピュータシステム（１１）に指令するコンピュータ指令を格納するコンピュータ可読媒体であって、
    前記コンピュータ指令が、
    （ａ）前記導波路（３０）に光を入力または出力する基板上の光デバイスの計測された実際の位置を記述するデータを含む位置合わせファイル（４４）にアクセスする段階と、
    （ｂ）前記基板上の図形基本要素の理想的配置を記述するデータを含むＣＡＤフラッシュファイル（４６）にアクセスする段階と、
    （ｃ）各々がそれぞれのレチクル上で利用可能な図形基本要素のリストを備える複数のレチクルファイル（５０）を含むレチクルインデックス（５２）にアクセスする段階と、
    （ｄ）前記光デバイスの位置の前記実際の位置の理想的位置からのずれ量としてのオフセット誤差に対するレチクルのＸ方向およびＹ方向での重ね合わせに関するデータを含む適合タイプファイル（４８）にアクセスする段階と、
    （ｅ）前記位置合わせファイル、前記ＣＡＤフラッシュファイル、前記レチクルインデックス、及び前記適合タイプファイルを使用して、
    （ｉ）前記オフセット誤差に応じて、形状の異なる複数の図形基本要素（１６）の中から使用する複数の図形基本要素（１６）を選択し、（ｉｉ）前記基板を移動させるウエハーステッパを制御するためのコンピュータ可読命令を供給する段階と、
    を含むコンピュータ可読媒体。
23. 前記段階（ｅ）の（ｉｉ）が、ウエハーステッパ（２６）の露光位置を指定する段階を含む請求項２２に記載の媒体。
24. 前記段階（ｅ）の（ｉｉ）が、ウエハーステッパのパスに使用されることになるレチクル（１４）を指定する段階を含む請求項２３に記載の媒体。
25. 前記段階（ｅ）の（ｉｉ）が、複数の導波路セグメント（２２）の各々に対する露光パラメータを指定する段階を含む請求項２４に記載の媒体。
26. 前記露光パラメータが、マスキングブレードの中心をレチクルのどこに位置付けるべきかを特定する位置座標と前記マスキングブレードが開かれる幅の大きさを特定するレチクル開口オフセットとを含む請求項２５に記載の媒体。
27. 前記図形基本要素の少なくとも１つがＸＹ平面内でのテーパ付き端部を含む請求項２２乃至２６のいずれかに記載の媒体。
28. 導波路（３０）を製造する方法であって、
    前記導波路（３０）に光を入力または出力する光デバイス（３１、３２、３４）の基板（２０）に対する相対的な配置ずれ計測値に応じて、形状の異なる複数の図形基本要素（１６）の中から少なくとも１つがＸＹ平面内でのテーパ付き端部を含む複数の図形基本要素（１６）を選択する段階と、
    前記選択された複数の図形基本要素によって前記導波路を形成するためのコンピュータ可読命令を使用する段階と、
    を含み、前記コンピュータ可読命令が、露光により形成された隣接する導波路セグメントからなる少なくとも幾つかのペアの各々に対し、１つの導波路セグメントの少なくとも1つのテーパ付き端部が、他の導波路セグメントの隣接する端部と確実に重なり合うように設計された命令を含むことを特徴とする方法。
29. 前記コンピュータ可読命令が、隣接する導波路セグメントからなる少なくとも幾つかのペアの各々に対し、１つの導波路セグメントのテーパ付き端部が、他の導波路セグメントの隣接するテーパ付き端部と確実に重なり合うように設計された命令を含む請求項２８に記載の方法。
30. 前記少なくとも１つのテーパ付き端部からなるテーパが、形状テーパ（７８）を含む請求項２８に記載の方法。
31. 前記形状テーパが、拡張テーパ（７８、９２）又は狭窄テーパ（８０、８２、８４、８６、８８、９０）を含む請求項３０に記載の方法。
32. 前記形状テーパが、丸み付きテーパ（８４）を含む請求項３０に記載の方法。
33. 前記形状テーパが、角度付きテーパ（７８、８０、８２、８６、８８、９０）を含む請求項３０に記載の方法。
34. 前記段階（ａ）が前記光デバイスの実際の位置の回転誤差を計測する段階を含み、前記段階（ｂ）が前記回転誤差を補正するコンピュータ可読命令を生成する段階を含み、
    前記回転誤差の補正が前記基板と前記レチクルとの間の回転により行われる、請求項１乃至２１のいずれかに記載の方法。
35. 前記オフセット誤差が前記光デバイスの実際の位置の回転誤差を含み、
    前記コンピュータ指令が、
    前記回転誤差を補正するために前記基板と前記レチクルとの間を回転させる段階を含む請求項２２乃至２７のいずれかに記載の媒体。

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