一种拼接光波导结构及其制备方法技术

本发明专利技术的实施例公开了一种拼接光刻方法，包括：确定第一拼接曝光图形和第二拼接曝光图形，所述第一拼接曝光图形和第二拼接曝光图形具有重叠区域和拼接对准监控标记；进行所述第一拼接曝光图形的光刻曝光；利用拼接对准监控标记进行所述第二拼接曝光图形的光刻曝光；以及进行显影。通过本发明专利技术公开的拼接光刻方法，可以有效地降低拼接光波导拼接处的插入损耗。

A Spliced Optical Waveguide Structure and Its Fabrication Method

【技术实现步骤摘要】
一种拼接光波导结构及其制备方法
本专利技术涉及光信号处理
，尤其涉及一种拼接光波导结构及其制备方法。
技术介绍
随着光通讯，光传输的普及，传统的微光学器件正由集成光学、集成光电器件所代替。在微波
，信号带宽日益扩大。受限于电子带宽瓶颈，在电域中进行超高宽带信号处理非常困难，微波信号的光域信号处理技术受到日益重视和广泛研究。随着数据率的增长，在长距离信息传输中，光纤已经取代了铜线，因为更高速的信号几乎不会衰减。微芯片和外界之间的超高速电信号被光信号取代。光波导是光电集成系统中的重要器件。在大尺寸器件的制造过程中，通常光刻机的最大曝光视场达不到制作大尺寸器件的要求。由于光刻机最大曝光视场的限制，光刻不能通过一次曝光将大尺寸器件的完整图形转移到晶圆片上，需要采用拼接曝光的方式进行光刻工艺制作。仅依靠光刻机的精确定位对图形进行拼接，图形拼接处可能产生变形、不连贯、线条变窄等图形缺陷问题，严重影响工艺制作图形质量。拼接光波导出现的问题是拼接处光波导的宽度可能会出现突变，拼接光波导两侧的波导之间可能存在错位，上述的问题会导致拼接光波导拼接处的插入损耗变大。现在的拼接技术研究集中在两个方面，第一方面是针对电子束光刻曝光设备的拼接技术研究，优化设备的不用掩模版的直写方式来降低两次直写之间的拼接错位，拼接精度目前是行业内最好的。但是电子束光刻曝光受限于加工产能，目前只是应用到科研中，不可能用于大生产上。第二方面是一些科研单位研究过拼接光刻曝光的技术，主要从线宽补偿方面做了初步研究，针对的不是光波导的拼接，没有研究拼接错位的影响和改进方案。因此，本领域需要一种能有效地降低拼接光波导拼接处的插入损耗的拼接光波导结构及其制备方法。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术的一个实施例提供了一种拼接光刻方法，包括：确定第一拼接曝光图形和第二拼接曝光图形，所述第一拼接曝光图形和第二拼接曝光图形具有重叠区域和拼接对准监控标记；进行所述第一拼接曝光图形的光刻曝光；利用拼接对准监控标记进行所述第二拼接曝光图形的光刻曝光；以及进行显影。在本专利技术的一个实施例中，该方法还包括在所述拼接光刻前，进行衬底图形的光刻和刻蚀加工，在衬底上形成衬底对准监控标记。在本专利技术的一个实施例中，该方法还包括确定第一拼接曝光图形相对衬底图形的第一补偿值。在本专利技术的一个实施例中，确定第一拼接曝光图形相对衬底图形的第一补偿值包括显影后测量所述第一拼接曝光图形和衬底之间的对准监控标记，以获取第一拼接曝光图形和衬底图形之间的第一对准信息，基于所述第一对准信息判断第一拼接曝光图形和衬底图形的对准偏差，获得第一补偿值。在本专利技术的一个实施例中，进行所述第一拼接曝光图形的光刻曝光包括根据所述第一拼接曝光图形和衬底图形之间的第一补偿值进行所述第一拼接曝光图形的光刻曝光。在本专利技术的一个实施例中，该方法还包括确定第二拼接曝光图形相对第一拼接曝光图形的第二补偿值。在本专利技术的一个实施例中，确定第二拼接曝光图形相对第一拼接曝光图形的第二补偿值包括显影后测量所述拼接对准监控标记，以获取所述第二拼接曝光图形和第一拼接曝光图形之间的第二对准信息，基于所述第二对准信息判断所述第二拼接曝光图形与第一拼接曝光图形的对准偏差，获得第二补偿值。在本专利技术的一个实施例中，进行所述第二拼接曝光图形的光刻曝光包括根据所述第二拼接曝光图形和第一拼接曝光图形之间的第二补偿值进行所述第二拼接曝光图形的光刻曝光。本专利技术的一个实施例提供了一种拼接光波导结构，包括：第一拼接曝光图形的非重叠区域部分，包括第一光波导结构；第二拼接曝光图形的非重叠区域部分，包括第二光波导结构；以及第一拼接曝光图形和第二拼接曝光图形的重叠区域部分，包括，第二拼接曝光图形的第三光波导结构、第一拼接曝光图形的第四光波导结构和拼接对准监控标记。在本专利技术的一个实施例中，所述第一拼接曝光图形包括衬底对准监控标记，所述衬底对准监控标记是回形结构，其中外部方框为衬底光刻和刻蚀过程中形成的对准标记，而内部方框是在拼接光刻过程中形成的对准标记。在本专利技术的一个实施例中，所述拼接对准监控标记是回形结构，其中外部方框为在第一拼接曝光图形中未被曝光的部分，而内部的较小方框是在第二拼接曝光图形中被曝光的部分在本专利技术的一个实施例中，第三光波导结构和第四光波导结构部分重叠。在本专利技术的一个实施例中，第三光波导结构和第四光波导结构完全重叠。在本专利技术的一个实施例中，第三光波导结构和第四光波导结构间隔开特定距离。在本专利技术的一个实施例中，该方法还包括在所述第三光波导结构和第四光波导结构间隔位置形成的侧墙。在本专利技术的一个实施例中，第二拼接曝光图形的第三光波导结构和第一拼接曝光图形的第四光波导结构具有线宽补偿。拼接光波导出现的问题是拼接处光波导的宽度可能会出现突变，拼接光波导两侧的波导之间可能存在错位，上述的问题会导致拼接光波导拼接处的插入损耗变大。本专利技术的拼接光波导针对不同的光波导结构设计合适的拼接光波导衔接处结构，包括突变的方形补偿、锥形补偿、光波导重叠、光波导断开一段距离、增加特殊的拼接处对准监控标记和特定的对准监控标记摆放等结构，可以有效地降低拼接光波导拼接处的插入损耗。附图说明为了进一步阐明本专利技术的各实施例的以上和其它优点和特征，将参考附图来呈现本专利技术的各实施例的更具体的描述。可以理解，这些附图只描绘本专利技术的典型实施例，因此将不被认为是对其范围的限制。在附图中，为了清楚明了，相同或相应的部件将用相同或类似的标记表示。图1示出根据本专利技术的实施例的拼接光波导结构100的俯视示意图。图2至图5示出根据本专利技术的实施例的拼接光波导结构的制作过程的俯视示意图。图6示出根据本专利技术的实施例的拼接光波导结构的制作过程的流程图。图7示出根据本专利技术的一个实施例的第一补偿值和第二补偿值的确定过程的流程图。图8示出根据本专利技术的一个实施例的方形重叠区域波导结构800的俯视示意图。图9示出根据本专利技术的一个实施例的曝光图形拼接的重叠区的光波导间隔开特定距离的波导结构900的俯视示意图。具体实施方式在以下的描述中，参考各实施例对本专利技术进行描述。然而，本领域的技术人员将认识到可在没有一个或多个特定细节的情况下或者与其它替换和/或附加方法、材料或组件一起实施各实施例。在其它情形中，未示出或未详细描述公知的结构、材料或操作以免使本专利技术的各实施例的诸方面晦涩。类似地，为了解释的目的，阐述了特定数量、材料和配置，以便提供对本专利技术的实施例的全面理解。然而，本专利技术可在没有特定细节的情况下实施。此外，应理解附图中示出的各实施例是说明性表示且不一定按比例绘制。在本说明书中，对“一个实施例”或“该实施例”的引用意味着结合该实施例描述的特定特征、结构或特性被包括在本专利技术的至少一个实施例中。在本说明书各处中出现的短语“在一个实施例中”并不一定全部指代同一实施例。针对拼接光波导的拼接处可能出现宽度突变、错位、变形等问题，在本专利技术的不同实施例中，根据不同的光波导结构，例如，浅脊型、低位脊型、台阶型等，采用不同的宽度补偿结构。针对拼接光波导的拼接处可能出现拼接波导错位问题，主要的措施包括：采用增加特殊的拼接对准结构和特定的对准结构摆放方式等方法减小拼接处错位的量级；通过线宽补偿结构对拼接光波导拼接处进行优化，将错位的影响降本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种拼接光刻方法，包括：确定第一拼接曝光图形和第二拼接曝光图形，所述第一拼接曝光图形和第二拼接曝光图形具有重叠区域和拼接对准监控标记；进行所述第一拼接曝光图形的光刻曝光；利用拼接对准监控标记进行所述第二拼接曝光图形的光刻曝光；以及进行显影。

【技术特征摘要】
1.一种拼接光刻方法，包括：确定第一拼接曝光图形和第二拼接曝光图形，所述第一拼接曝光图形和第二拼接曝光图形具有重叠区域和拼接对准监控标记；进行所述第一拼接曝光图形的光刻曝光；利用拼接对准监控标记进行所述第二拼接曝光图形的光刻曝光；以及进行显影。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括在所述拼接光刻前，进行衬底图形的光刻和刻蚀加工，在衬底上形成衬底对准监控标记。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括确定第一拼接曝光图形相对衬底图形的第一补偿值。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，确定第一拼接曝光图形相对衬底图形的第一补偿值包括显影后测量所述衬底对准监控标记，以获取第一拼接曝光图形和衬底图形之间的第一对准信息，基于所述第一对准信息判断第一拼接曝光图形和衬底图形的对准偏差，获得第一补偿值。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，进行所述第一拼接曝光图形的光刻曝光包括根据所述第一拼接曝光图形和衬底图形之间的第一补偿值进行所述第一拼接曝光图形的光刻曝光。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括确定第二拼接曝光图形相对第一拼接曝光图形的第二补偿值。7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，确定第二拼接曝光图形相对第一拼接曝光图形的第二补偿值包括显影后测量所述拼接对准监控标记，以获取所述第二拼接曝光图形和第一拼接曝光图形之间的第二对准信息，基于所述第二对准信息判断所述第二拼接曝光图形与第一拼接曝光图形的对准偏差，获得第二补偿值。8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，进行所述第二拼接曝光图形的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李冰，陈东石，
申请(专利权)人：李冰，
类型：发明
国别省市：上海,31