CN1523382A - 形成波导的方法及由此形成的波导 - Google Patents

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Abstract

本发明提供形成光波导的方法。该方法包括：(a)在衬底上形成一层可光限定组合物；(b)将一部分可光限定组合物层在光化辐射下曝光；(c)将已曝光的层显影，形成波导芯结构；以及(d)将波导芯结构加热到一定温度，并持续一段能使所述结构有效地再流平的时间，从而使波导芯结构的横截面至少部分地变成圆形。并且本发明也提供由所述方法形成的光波导，以及包括一个或多个这样光波导的电子器件。

Description

形成波导的方法及由此形成的波导
技术领域
本发明一般涉及光波导领域。尤其是，本发明涉及横截面是圆形的光波导以及形成这种光波导的方法。此外，本发明涉及含有这种光波导的电子器件以及形成这种电子器件的方法。
背景技术
光在数据传输和通信中正变得越来越重要。在一些应用中光纤电缆正在替代传统的电缆。例如，对于印刷线路板上的宽带宽光学互连，光集成电路(OIC)正越来越重要。
光波导通常包括芯材料和围绕芯材料的包层。光辐射在芯材料中传播，并被限制在包层内，包层与芯材料相比具有较低的折射率。波导可以单独或者以衬底上支撑的阵列的方式使用，并且一般将光辐射传输通过衬底表面。波导通常对光辐射执行一种无源功能，以便以特定的方式修改来自输入信号的输出信号。例如，分路器将一个波导中的光信号分成两个或多个波导；耦合器将来自两个或更多波导的光信号增加为较少数量的波导；波分复用(“WDM”)结构通常通过采用相位阵列设计或光栅将输入光信号分成光谱离散的输出波导。光谱滤光器，偏振器和隔离器可以结合进波导设计中。或者，波导可以具有有源功能，其中输入信号通过与第二光信号或电信号相互作用而发生改变。典型的有源功能有放大和像利用电光、热光或声光器件进行的转换。
已经提出各种制造平面波导的方法。例如，已经提出通过将体波导材料沉积在衬底上来形成波导芯，，继之以利用体波导层上的光致抗蚀剂的标准光刻术和蚀刻工艺。在努力减少工序步骤数目和降低成本方面，已经提出使用光致成像芯层来形成波导。由这些过程形成的芯结构通常在沿波导长度方向的横截面上是正方形或矩形的。然而，由于波导与通常与波导耦合的圆柱形光纤之间存在着几何形状的不匹配，所以这些对称会导致产生不良的光学和***损耗特性。这种几何的不匹配导致在输入和输出耦合端处产生额外的耦合损耗，特别是对于多模器件。因此，为了提高光传输特性同时降低因光纤/波导耦合引起的***损耗，就希望提供一种具有圆形、更优选为横截面大致是圆形线芯的波导。
Syms等人在Reflow and Burial of Channel Waveguides Formed in Sol-GelGlass on Si Substrates，IEEE PHOTONICS TECH，LTTRS.，Vol.5，No.9(Sept.1993)中披露了一种制作波导的工艺，即通过在硅衬底上沉积平面双层溶胶凝胶玻璃膜并蚀刻该膜形成脊形波导，然后使用加热炉熔融芯部和包层玻璃，致使在芯部和包层之间的接合处形成一个平滑的半径。尽管软熔的波导与方形或矩形波导相比可以提供改进的损耗特性，但是位于芯部和包层之间的接合处并不是理想的，这是因为芯部被引起在衬底上扩展。。
授予Strand等人的美国专利No.5,846,694，披露了横截面接近圆形的波导的制造方法。在所披露的方法中，对一层对应材料(opposite material)进行构图来形成波导的基座，其中熔融的波导材料弄湿(wet)该对应材料层。然后采用光刻术和蚀刻工艺来沉积波导材料并构图。施加热将波导前体软熔成位于基座顶上近乎圆形截面的波导。然而，这种方法存在着需要多个步骤来确定基座和波导的缺点。
因此，在光电产业中就需要改进的光波导形成方法及由此形成的波导，其中所述的光波导与已知的方形和矩形波导相比具有提高了的光学和***损耗特性。而且，在现有技术中也需要包括这种波导的电子器件及制成这些电子器件的方法。
发明内容
通过本发明，令人惊讶地发现可以制备比已知的方形和矩形平面波导具有改进的光传输性质和较小***损耗的光波导。
依照本发明的一个方面，提供一种形成光波导的方法。该方法包括：(a)在衬底上形成一层可光限定组合物；(b)将一部分可光限定组合物层在光化辐射下曝光；(c)将已曝光的层显影，形成波导芯结构；以及(d)将波导芯结构加热到一定温度，并持续一段能使所述结构有效地软熔的时间，从而使所述波导芯的横截面至少部分地变成圆形。
依照本发明的另一方面，提供形成光波导的方法。该方法包括：(a)提供一衬底，在其表面上存在具有一定折射率的材料的包层；(b)在一部分包层上形成波导芯结构；以及(c)将波导芯结构加热到一定温度，并持续一段能使所述结构有效地软熔的时间，从而使波导芯的横截面至少部分地变成圆形，其中软熔结构的折射率大于包层的折射率。
依照本发明的另一方面，提供形成光波导的方法。该方法包括：(a)提供一衬底，在其表面上存在具有第一折射率的材料的包层；以及(b)通过在一部分包层上印制而形成具有第二折射率的波导芯结构，所述第二折射率大于第一折射率，其中印制或压印的波导芯结构的横截面至少部分是圆形。
依照本发明的另一方面，提供具有芯部和包层的光波导。所述光波导可以根据所述方法制成。
依照本发明的另一方面，提供包括一个或多个所述光波导的电子器件。
附图说明
本发明参看下面的附图来进行说明，附图中相同的参考数字表示相同的部件，其中：
图1以横截面示出依照本发明的光波导；
图2(a)-(f)以横截面示出依照本发明的一个方面，在形成光波导的不同阶段时的光波导；
图3(a)-(h)以横截面示出依照本发明的另一方面，在形成光波导的不同阶段时的光波导；
图4(a)-(e)以横截面示出依照本发明的另一方面，在形成光波导的不同阶段时的光波导；
图5(a)-(d)以横截面示出依照本发明的另一方面，在形成光波导的不同阶段时的光波导；
图6(a)-(g)以横截面示出依照本发明的另一方面，在形成光波导的不同阶段时的光波导；以及
图7(a)-(c)以横截面示出依照本发明的另一方面，在形成光波导的不同阶段时的光波导。
具体实施方式
本发明提供形成光波导的方法，由此形成的光波导，以及由光波导形成的电子器件。除非特别说明，波导芯和包层组合物两部分的量按基于没有任何溶剂的该组合物的重量百分比来提供。如这里所用的，术语“聚合物”包括低聚物，二聚物，三聚物，四聚物等，并包含由两种或多种不同单体单元组成的均聚物和聚合物。术语“烷基”包括线性烷基，支链烷基和环烷基。术语芳香族包括碳环和杂环。术语“卤素”和“卤族”包括氟，氯，溴和碘。因此术语“卤化物”指的是氟化物，氯化物，溴化物，和碘化物。除非特别说明，术语“a”和“an”表示一种或多种。
“横截面为四边形”指的是横截面为任何一般四个边的形状，例如但不限于，一般的矩形，一般的正方形，以及一般的梯形横截面。这些横截面形状可以具有圆形的顶角。参考图1，“横截面至少部分地成圆形”指的是在波导芯结构10与下面的衬底1之间的接触点处所成的角α小于90°，例如，小于80°，小于70°，小于60°，小于45°，小于30°，小于20°，小于10°，以及在完全圆形截面的情况下角α为0°。芯结构在确定角α的接触点之上一般是凹的，且其横截面一般是圆形或卵圆形。如这里所用的，术语“一般为圆形”指的是圆形，半圆形或半环形。术语“半环形”指的是弯曲结构，像带有扁平部的圆环。
现在，依照本发明的一个方面，参考图2(a)-(f)描述本发明，在这些图中以横截面示出在不同形成阶段的光波导。依照本发明这一方面的方法允许通过直接映象波导芯来制备光波导。依据本发明形成的光波导可以作为单个波导或者作为波导阵列来制造。
参考图2(a)，提供一衬底1。可以使用适合于支撑光波导的任何衬底。合适的衬底包括但不限于，用于电子器件像印刷线路板和集成电路制造中的衬底。特别合适的衬底有包铜板的层状表面和铜表面，印刷线路板内层和外层，用于集成电路制造中的晶片如硅，砷化镓，和磷化铟晶片，包括但不限于液晶显示器(“LCD”)玻璃衬底的玻璃衬底，介质涂层，氧化硅，氮化硅，氧氮化硅，蓝宝石，环氧层片，聚酰亚胺，聚硅氧烷，包层等。
如图所示，衬底1包括单晶硅晶片2和第一包层4，包层4的具体材料在很大程度上取决于要形成的芯材料。在最终的波导结构中，包层材料与芯部材料相比应该具有较低的折射率。特别有用的波导包括折射率从1.3到1.69的包层。适合包层的材料有，例如，所描述的有关芯部材料的任何材料，以及本领域技术人员所知道的其他材料。特别地，第一包层的厚度为大约1到100μm，更特别地为大约10到50μm。
在根据本发明这一方面形成波导时，第一包层4可以利用下面描述的关于涂敷芯层的任何技术进行涂敷。第一包层一般被例如热固化和/或光分解固化。通常，热固化温度从130℃到300℃，在使用例如烘箱或者加热板时经过五秒至一个小时的时间段即可。在热处理之外或者替代热处理，可以用例如1到2焦耳/厘米2的光化辐射对波导进行泛光灯曝光。
参考图2(b)，可光限定的组合物层6沉积在衬底1上。形成波导芯的组合物应使芯部材料的折射率大于包层材料的折射率，以限制在其中要传输的辐射。特别有用的波导包括折射率为1.4到1.7的芯。合适的可光限定组合物包括，例如，从下面选择的一种或多种组合化合物：聚酰胺，聚酰亚胺，聚(甲基)丙烯酸酯(poly(meth)acrylates)，聚氨基甲酸酯，聚碳酸酯，环氧树脂，聚硅氧烷，聚倍半硅氧烷，降冰片烯，酚醛清漆树脂，硅酸盐，以及溶胶。化合物可以是未被取代的或者是用例如重氢或者一种或多种卤素如氟取代的化合物。
可光限定组合物中也可以采用混合的含硅材料。例如，可以采用混合的倍半硅氧烷(silsesquioxane)聚合物，如在共同未决的美国申请第10/307,904号(代理人卷号第DN51203号)中所述的，其全部内容在此引入作为参考。这些倍半硅氧烷聚合物可以包括通式(RSiO1.5)的多个单元(unit)。R指的是不含羟基的取代或未被取代的有机侧链基。示例性的R基包括取代的和未被取代的烷基和芳基。这些烷基可以是例如含1到20个碳原子的直链，支链或环状，如甲基，乙基，正丙基，异丙基，叔丁基，叔戊烷基，叔辛基，癸基，十二烷基，十六基，十八烷基，环己基和2-乙基己基。示例性的芳基包括含6到20个特别是含6到15个碳原子的物质，如苯基，甲苯基，1-萘基，2-萘基和2-菲基。聚合物可以是倍半硅氧烷均聚物，在这种情况下倍半硅氧烷聚合物具有通式(RSiO1.5)n，其中R如上所述，n是大于零的偶整数。示例性的倍半硅氧烷均聚物包括烷基倍半硅氧烷，如甲基倍半硅氧烷，乙基倍半硅氧烷，丙基倍半硅氧烷，正丁基倍半硅氧烷，异丁基倍半硅氧烷，叔丁基倍半硅氧烷等等，以及包括芳基倍半硅氧烷，如苯基倍半硅氧烷和甲苯基倍半硅氧烷。或者，聚合物可以采取更高阶聚合物的形式，或者是随机型或者是嵌段型(random-orblock-type)。该更高阶聚合物可以是例如两种或多种不同类型倍半硅氧烷单元的结合，每个单元的比例在1到99摩尔百分比的范围内。倍半硅氧烷聚合物可以包括通式(R1SiO1.5)和(R2SiO1.5)的多个单元，其中R1和R2不同，并且是如上所述的R。聚合物可以是，例如，烷基/芳基倍半硅氧烷，如含甲基倍半硅氧烷和苯基倍半硅氧烷的聚合物，或者含甲基倍半硅氧烷，乙基倍半硅氧烷和苯基倍半硅氧烷的聚合物；烷基倍半硅氧烷聚合物，如含甲基倍半硅氧烷和乙基倍半硅氧烷的聚合物；或者芳基倍半硅氧烷聚合物，如含苯基倍半硅氧烷和甲苯基倍半硅氧烷的聚合物。聚合物可以任选地包括除倍半硅氧烷单元以外的一个或多个非倍半硅氧烷单元。这些非倍半硅氧烷单元可以是例如通式((R3)2SiO)的多个单元，其中R3是取代或未被取代的有机基团，如烷基，例如甲基，乙基，丙基等，或者芳基，例如苯基，甲苯基等。
聚合物可以可选择地包括上面定义的单一类型的倍半硅氧烷单元，和一个或多个这样的非倍半硅氧烷单元。侧链基上的一个或多个氢原子可以被另外的取代基所取代，取代基例如是，重氢。卤素如氟。溴和氯。(C1-C6)烷基，(C1-C6)卤代烷基(haloalkyl)，(C1-C10)烷氧基，(C1-C10)烷基羰基，(C1-C10)烷氧基羰基，(C1-C10)烷基羰氧基(alkylcarbonyloxy)等等。
倍半硅氧烷聚合物可以包含宽范围的重复单元。倍半硅氧烷聚合物可以含有例如5到150个重复单元，特别是含有大约10到35个重复单元。通常，聚合物具有大约500到15,000的重量平均分子量(Mw)，例如大约为1000到10,000，以及大约为1000到5000。聚合物可以进一步包括允许发生缩聚作用的两种或多种官能端基。这些端基可以是，例如，羟基，烷氧基，如乙氧基，丙氧基，异丙氧基，羧基酯(carboxyester)，氨基，胺基，环氧，亚氨基，羧酸(carboxyacid)，酸酐，烯烃，丙烯酸，乙缩醛，原酸酯，乙烯醚，及其组合。聚合物中的羟基含量以聚合物为基础一般为大约0.5到15摩尔百分比，例如为大约1到10摩尔百分比，和大约2到5摩尔百分比。
在可光限定(photodefinable)组合物中也可以采用多孔光学材料，例如在美国公开申请No.US20030008244中所述的，该申请的全部内容在此引入作为参考。
在可光限定的芯组合物中也存在光敏成分，用以通过暴露在光化辐射下来改变上述组合化合物的溶解度。在例如负工作材料(negative workingmaterial)的情况下，光敏成分促使组合化合物曝光部分的耦合，使耦合部分不溶于显影剂(developr)。本发明中可以使用种类繁多的光敏成分，包括但不限于，光致酸生成剂(photoacid generator)和光致碱生成剂(photobasegenerator)。其中，优选光致酸生成剂。
本发明中可用的光致酸生成剂可以是通过暴露在光下析出酸的任何化合物或者多种化合物。合适的光致酸生成剂是已知的，包括但不限于，卤化三嗪，卤化恶二唑，鎓盐，磺化酯，取代的羟基酰亚胺，取代的羟基亚胺，叠氮化物，如重氮萘醌等的萘醌，重氮化合物，及其组合。
特别有用的卤化三嗪包括，例如，卤化烷基三嗪，如卤甲基-s-三嗪。s-三嗪化合物是某些甲基-卤甲基-s-三嗪和某些醛或者醛衍生物进行缩合反应的产物。这些s-三嗪化合物可以根据美国专利№.3,954,475和Wakabayashi等人，日本化学学会会刊(Bulletin of the Chemical Society of Japan)，42，2924-30(1969)中公开的程序来制备。本发明中可用的其他三嗪型光致酸生成剂在例如美国专利No.5,366,846中公开，其全部内容在此引入作为参考。
具有弱亲核阴离子的鎓盐(onium salts)特别适合用作本发明的光致酸生成剂。这种阴离子的实例是二价到七价金属或非金属的卤素配合物阴离子，二价到七价金属或非金属例如锑，锡，铁，铋，铝，镓，铟，钛，锆，钪，铬，铪，铜，硼，磷和砷。合适的鎓盐的实例包括但不限于，如二芳基-重氮鎓盐等的重氮鎓盐和周期表中族VA和B，IIA和B以及I族的鎓盐，例如，如碘鎓盐，季铵，鏻和钟盐等的卤鎓(halonium)盐，如芳香烃的锍盐，氧化锍(sulfoxonium)盐或硒盐等的锍盐。合适的鎓盐的实例例如在美国专利4,442,197；4,603,101；以及4,624,912中公开的，所述专利的全部内容在此引入作为参考。锍盐如三苯基锍六氟磷酸盐及其混合物是优选的。
本发明中用作光致酸生成剂的磺化酯包括，例如磺酰基酮。合适的磺化酯包括但不限于，苯偶姻甲苯磺酸盐(benzoin tosylate)，叔丁基苯基α-(对甲苯磺酰氧基)-乙酸酯，2，6-二硝基甲苯基甲苯磺酸酯，以及叔丁基α-(对甲苯磺酰氧基)-乙酸酯。这些磺化酯例如在光聚合物科学和技术杂志(Journal of Photopolymer Science and Technology)，vol.4，№.3，337-340(1991)中公开，该文全部内容在此引入作为参考。
可以使用的取代的羟基酰亚胺包括，例如，正三氟代甲基磺酰氧基-2，3-二苯基顺丁烯二酰亚胺，和2-三氟代甲基苯磺酰氧基-2，3-二苯基顺丁烯二酰亚胺。合适的取代羟基亚胺包括，例如2-(-次氮基-2-甲基苯亚甲基)-(5-羟基亚氨基丁基磺酰)-噻吩。本发明中可用的叠氮化物包括，例如2，6-(4-叠氮基苯亚甲基)环己酮。萘醌可以包括，例如，2，3，4-三羟基二苯甲酮的2，1-重氮萘醌-4-磺酸酯。在重氮化合物中，可以使用1，7-二(4-氯磺酰基苯基)-4-重氮基-3，5-庚二酮。
本发明中可用的光致碱生成剂可以是通过暴露在光下析出碱(base)的任何化合物或多种化合物。合适的光致碱生成剂包括但不限于，氨基甲酸苄酯，苯偶姻氨基甲酸酯，O-氨基甲酰羟基胺，O-氨基甲酰肟，芳香磺酰胺，α-内酰胺，N-(2-烯丙基乙烯基)酰胺，芳基叠氮化物化合物，N-芳基甲酰胺，4-(邻-硝基苯基)二氢吡啶，及其组合。
在负工作材料的情况下，本发明中可用的光敏成分的量是通过暴露于光化辐射下足够促使倍半硅氧烷聚合物耦合从而使耦合部分不溶于水性基剂(aqueous-based)或溶剂(solvent-based)显影剂的任何量。光敏成分一般以0.1至25wt％的量存在于组合物中，特别是以0.1至12wt％的量存在。
组合物中可以任选地包括一种或多种增韧剂，用以赋予涂层或由组合物生成的其他产物理想量的柔软性。例如向形成相对较厚的涂层所用的组合物添加增韧剂是有益的，如向大约三个或多个微米的组合物，对于裂化的形成具有增强的敏感度(susceptibility)。尽管挑选的特定增韧剂取决于组合物的其他成分，但典型的增韧剂材料有，例如聚硅氧烷和增塑剂，如长链醇酸树脂。通常，增韧剂的链中含两个或多个基团，它们能够与组成化合物耦合。优选的这些基团包括羟基，烷氧基，羧基酯，氨基，胺基，环氧，亚氨基，羧酸，酸酐，烯，丙烯酸，乙缩醛，原酸酯，乙烯醚，及其组合。在这些基团中，特别优选羟基。示例性的聚硅氧烷增韧剂材料包括官能团结尾的聚硅氧烷，如硅醇结尾的聚二苯基硅氧烷和硅醇结尾的聚二甲基硅氧烷，通常其中的端基只由官能团或可弯曲的倍半硅氧烷聚合物组成，例如，由参加反应的33wt％甲基-三乙氧基-硅烷，33wt％苯基-三乙氧基-硅烷，和33wt％二甲基(二烷基)-二乙氧基-硅烷形成的聚合物。增韧剂通常以少于30wt％的量存在于组合物中，特别以少于20wt％的量存在。
本发明的组合物中可以任选地存在有其他的添加剂，包括但不限于，表面均化剂，例如硅酮基油(silicone-base oil)，如可从Dow Chemical Company获得的SILWET L-7604硅酮基油，湿润剂，消泡剂，增粘剂，触变剂等等。这些用于涂料组合物的添加剂在本领域是众所周知的。可以知道，能在芯组合物中混合多于一种添加剂。例如，湿润剂可以与触变剂结合。这些任选的添加剂可从各种来源商业上地获得。所用的这些任选添加剂的量取决于具体的添加剂和预期的效果，并在本领域技术人员的能力范围内。其他的添加剂通常以少于5wt％的量存在于芯组合物中，特别以少于2.5wt％的量存在。
芯部组合物可任选地包含一种或多种有机交联剂。交联剂包括，例如，以三维方式联接组合物中各成分的材料。与组成成分起反应的任何芳香族或脂族交联剂都适合用于本发明。这些有机交联剂会固化从而形成带有组成成分的聚合网，并且降低在显影液中的溶解度。这些有机交联剂可以是单体或者聚合物。本领域的技术人员可以理解，交联剂的组合也可用于本发明中。
本发明中可用的合适的有机交联剂包括但不限于：含胺化合物(aminecontaining compounds)，含环氧的材料(epoxy containing materials)，含至少两个乙烯醚族的化合物，烯丙基取代的芳香化合物(allyl substitutedaromatic compounds)，及其组合。优选的交联剂包括含胺化合物和含环氧的材料。
本发明中用作交联剂的含胺化合物包括但不限于：三聚氰胺单体，三聚氰胺聚合物，羟烷基甲基三聚氰胺，苯代三聚氰胺树脂，苯代三聚氰胺-甲醛树脂，脲醛树脂、甘脲醛树脂(glycouril-formaldehyde resins)及其组合。
本发明中用作交联剂的含环氧材料是含有一个或多个环氧乙烷环的任何有机化合物，所述环氧乙烷环可通过开环作用进行聚合。
可光致成像的芯组合物可以适当地只包括单一类型的有机交联剂，例如，只包括含胺交联剂，或者可以包括两种或多种不同的交联剂。本领域的技术人员知道，合适的有机交联剂其浓度随多种因素如交联剂的反应性和组合物的特殊应用而改变。当使用交联剂时，这些交联剂通常以0.1到50wt％的量存在于组合物中，更特别地从0.5到25wt％，甚至更特别地从1到20wt％。
可光致成像的芯部组合物可任选地包含一种或多种溶剂。这些溶剂有助于配置组合物并将组合物涂覆在衬底上。可以使用各种各样的溶剂。合适的溶剂包括但不限于，二醇醚，如乙二醇单甲醚，丙二醇一甲基醚，二丙二醇一甲基醚；酯，如甲基溶纤剂乙酸酯，乙基溶纤剂乙酸酯，丙二醇单甲醚乙酸酯，二丙二醇单甲醚乙酸酯，二元酸酯，碳酸酯，如碳酸丙二酯，γ-丁内酯，酯，如乳酸乙酯，乙酸正戊酯和乙酸正丁酯，醇，如正丙醇，异丙醇，酮，如环己酮，甲基异丁基酮，二异丁基酮和2-庚酮，内酯，如γ-丁内酯和ε-己内酯，醚，如二苯基醚和苯甲醚，烃，如1，3，5三甲基苯，甲苯，二甲苯，以及杂环化合物，如N-甲基-2-吡咯烷酮，N，N’-二甲基亚丙基脲，或其混合物。
可光限定组合物可以利用任何技术来进行沉积，例如丝网印刷，幕帘涂布，辊涂，狭槽涂布(slot coating)，旋涂，流涂，静电喷涂法，喷涂，或者浸涂。当组合物进行喷涂时，可任选使用加热喷枪。组合物的粘度可以利用粘度调节剂，触变剂，填料等进行调整，从而满足应用中每种方法的要求。一般地，涂敷层的厚度为大约1到200μm，更特别地为大约1到100μm，更特别地为2到80μm，更特别地为5到64μm。
然后对涂敷的衬底进行干燥，除去涂层中的任何溶剂。可以进行干燥，例如在烘箱中，如红外线烘箱，对流烘箱，对流/传导烘箱，真空烘箱，或者在加热板上。干燥可以以不同温度和时间来进行，这取决于选择的具体溶剂和干燥技术。合适的温度是足以充分除去所存在的任何溶剂的任何温度。通常，干燥可以是在从室温(25℃)到170℃的任何温度，并且是在5秒到120分钟的时间。当使用烘箱时，一般的时间是从10到120分钟，对于加热板来说，是从10秒到10分钟。
参考图2(c)，在干燥之后，可光致成像层6例如通过光掩模8利用光化辐射曝光而成像。合适的曝光技术包括，例如，接触成像，投影成像，和激光直接写入成像。曝光图案限定了波导的几何结构，一般但不一定是长度为大约几厘米到几米，宽度为几微米到几百微米的数量级。在曝光之后，一般在40℃到170℃的温度使组合物部分固化。固化时间可以改变，但一般从大约30秒到大约1小时。这一步骤的目的是进一步改变波导芯部图案相对于芯部其他区域的溶解度，使其他区域可以从显影液中除去而不会除去芯部图案。例如，在负工作材料的情况下，芯部图案是曝光区域，该区域在显影液中比非曝光区域具有更小的可溶性，而在正工作材料的情况下，芯部图案是非曝光区域，曝光区域的溶解度在显影液中变为可溶解的。
参考图2(d)，如通过与适当的显影剂接触，可以除去在负工作材料情况下的非曝光区域或者在正工作材料情况下的曝光区域，留下波导芯结构10。尽管显影剂的具体类型取决于可光致成像层的材料，但使用水基或溶剂基显影剂也是可以的。合适的水基显影剂包括，例如碱金属氢氧化物，如水中的氢氧化钠和氢氧化钾，以及四烷基氢氧化铵，如水中的四甲基氢氧化铵。这些显影剂一般以0.1至2N的浓度使用，更特别地以0.15至1N的浓度，甚至更特别地以0.26至0.7N的浓度。显影液可任选地包括一种或多种已知的表面活性剂，如聚乙二醇，烷基磺酸盐，以及本领域众所周知的其他表面活性剂。表面活性剂通常以0.5至3wt％的量存在于显影剂中。合适的溶剂基显影剂包括，例如，醇，如乙醇，异丙醇，酮，如丙酮，甲基异丁基酮，酯，如乙酸乙酯，以及丙二醇单甲醚乙酸酯。其他合适的溶剂是本领域技术人员公知的。显影可以发生在各种温度处，如从室温到大约50℃。带有侵蚀性搅动作用的显影时间一般在十分钟之内，优选为五分钟，更优选在两分钟之内，甚至更优选在一分钟之内，更优选在30秒之内。
芯结构10的尺寸取决于各种因素，如计划的应用和模，例如单模或多模。所形成的芯结构其横截面一般是四边形，例如带有一些可能的倒圆角的正方形或矩形，具有一般2到200μm的x-和y-尺寸，对于单模应用一般具有大约5到10μm的尺寸，对于多模应用具有25到75μm的尺寸。
参考图2(e)，在显影之后，波导芯结构10进行一个工艺，该工艺对于提供至少部分圆形的横截面是非常有效。例如，芯部结构可以在某一温度处进行再流平步骤，并持续一段时间，以将其横截面改变为一般半环形的形状，其中芯结构10和衬底1之间的角度α小于90°。再流平步骤可以借助于任何能将芯层加热到期望再流平温度的装置来进行，所述再流平温度被定义作改变芯外形的温度。尽管再流平步骤依赖于芯结构的具体材料，但再流平步骤也可以在空气中或者在惰性气氛如氮或氩中一般在大约125℃到300℃的温度下进行，更特别地在大约130到180℃的温度下持续大约10秒到120分钟的时间。该再流平步骤可以在烘箱如对流烘箱，对流/传导烘箱，真空烘箱中或者在加热板上进行。
不受任何特殊理论的限制，可以认为芯材料在其完全固化之前进行再流平，这是由于在晶片温度斜向上期间，玻璃态转化温度(Tε)原地变化的结果。
参考图2(f)，第二包层12在第一包层4和芯结构10之上形成。适用于第二包层12的材料包括，例如，上述有关第一包层的任何材料。第二包层12可以是与第一包层4相同或不同的材料。然而，第一和第二包层的折射率应该大致相同。然后对第二包层进行热固化和/或光曝光来形成波导结构。有关固化第一包层的上述说明也适用于第二包层。一般地，第二包层沉积的厚度为大约1到100μm，更特别地为10至50μm。由此制成依照本发明的光波导。
依照图3(a)-3(h)所示的本发明的另一方面，光敏组合物可以沉积在形成有许多槽(channels)的衬底上，这些槽确定要制成波导的下部。本发明的这一方面允许光波导的横截面比图2示出的更圆，并具有因光纤和波导之间良好的几何匹配而进一步改进光传输特性和降低***损耗的潜力。除非特别说明，有关图2的上述描述也适用于图3和其他附图。另外，尽管没有示出，但是如参考图3所示实施例所描述的槽可以结合任何其他方法和这里描述的波导结构来应用。
如图3(b)所示，例如利用标准光刻技术包括涂敷抗蚀剂，曝光及显影步骤将蚀刻掩模5形成在衬底1上。参考图3(c)，接下来，蚀刻衬底1的第一包层4来形成槽7，芯部结构在槽7中制成。槽7可以采用各种形状，例如，横截面为半圆形或半卵圆形。当形状基本上是半圆形时，可以制成更圆的波导，其可以提供与光纤端面良好的几何配合。用于形成槽7的合适的蚀刻技术在本领域是已知的，包括，例如湿，干或湿和干蚀刻技术的组合。具体的蚀刻剂取决于被除去的材料，但可以包括，例如，氢氟酸，氧等离子体，以及本领域技术人员已知的其他蚀刻剂。然后从衬底表面除去蚀刻掩模5，并根据图3(d)和上面所述沉积可光致成像层6。参考图3(e)，可光致成像层6在光化辐射下曝光并显影，致使如图3(f)所示在槽7的内部和上方形成波导芯结构10。如图3(g)所示，波导芯结构10被再流平使其截面形状成圆形，如图3(h)所示，第二包层12沉积在第一包层4和波导芯结构之上，由此制成依照本发明的光波导。
依照本发明的另一方面，如图4-6所示，波导芯结构以不同于通过直接光致成像的方式来进行构图。在这种情况下，可以使用上述的可光致成像材料。然而更特别地，使用没有光敏成分的上述材料。除了这些材料之外，其他合适的材料包括，例如二氧化硅，氮化硅，氧氮化硅，以及掺杂玻璃。
如图4(a)-(e)所示，可以在芯层6上形成光致抗蚀剂层14。然后该材料通过掩模8光化辐射曝光形成图案。接着例如利用干各向异性蚀刻化学术来蚀刻芯层6，从而形成波导芯结构10。根据采用的具体材料和蚀刻选择性之差，在包层4和芯层6之间采用蚀刻阻挡(stop)层是有益的，蚀刻阻挡层例如有氮化硅，SOG，或者其他已知的蚀刻阻挡层。这些蚀刻阻挡层及其用法对本领域的技术人员来说是已知的。参考图4(d)-(e)，之后波导芯结构被再流平，并且如上所述完成波导。
图5(a)-(d)示出利用丝网印刷技术对波导芯结构构图的又一示例性技术。如图5(a)所示，具有开口16的屏20与衬底1接触放置。利用工具20如刮板将波导芯材料18在屏上展开，并进入开口16中。然后将屏移开，如图5(b)所示留下波导芯结构10。参考图5(c)-(d)，然后再流平波导芯结构，并且如上所述完成波导。
图6(a)-(g)示出利用压纹方法对波导芯结构进行构图的另一示例性技术。如图6(c)-(d)所示，压纹染料28在压力下与波导芯层6和衬底1接触。除去染料28，留下波导芯结构10，如图6(e)所示。参考图6(f)-(g)，如上所述完成波导芯结构。
依照本发明的另一方面，可直接获得理想的，圆形截面的光波导而不需要再流平步骤。这可以通过如照相凹版印刷，转移印花，或喷墨印刷等技术实现。用于形成芯结构的上述相同材料可用于本发明的这一方面。根据采用的涂敷技术，在涂敷之前将材料的粘度调整为与具体技术相一致的程度是非常有益的。这样的粘度调整在本领域技术人员的知识和能力范围内。
图7(a)-(c)示出利用喷墨印刷方法在各阶段形成的光波导的横截面。如图7(b)所示，用喷墨印刷机22将圆形截面的波导芯结构10直接印刷在衬底1的表面上。印刷头24横跨衬底表面，并将波导芯组合物26沉积到衬底表面上以形成芯结构。任选地，可以将波导结构加热以进一步调整横截面为圆形的程度。参考图7(c)，如上所述完成波导芯结构。
依照本发明制成的光波导可以用于各种应用中，特别是用于光电器件的制作中，这些光电器件包括但不限于，分路器，耦合器，光谱过滤器，偏振器，隔离器，如波长分离复用结构等的多路转接器，放大器，衰减器，转换器等，或者所述光波导更大规模地用于电子器件如印刷线路板，集成电路，互连等中。如这里所用术语电子器件指的是包括例如上面所述的光电器件，以及前述包括光电器件的更大规模的装置。
本发明的光波导对各种波长有极好的透明度，并提供极好的光损耗特性。因此，当前光波导可以在例如600至1700nm波长处使用。可以理解，当前的光波导在其他波长处也可以非常有利地使用。因此，本发明的光波导特别适合用在数据通信和远程通信应用中。
下面的实施例意在进一步示出本发明的各个方面，但是这些实施例并不意味着在任何方面对本发明范围的限制。
实施例
例1
50wt％丙二醇单甲醚乙酸酯，49wt％苯基-甲基倍半硅氧烷(50∶50)，0.99wt％三苯基锍六氟代磷酸盐，和0.01wt％Dow SILWET L-7604硅酮基油相结合成为混合物。以2000rpm将组合物旋涂到涂敷有二氧化硅的六英寸硅晶片上，并且于90℃时在加热板上的空气中软烘干两分钟，使其厚度达到8μm。确定所需波导的布线图直接放置在组合物上。该布线图包括制成各种尺寸和形状的波导的图案，如长度在2和14cm之间、宽度在5至15μm的线性，支链，以及弯曲成型的波导。将800mJ/cm2的光化辐射作用于该结构，随后该结构在90℃时在空气中进行两分钟曝光后烘干。然后已曝光的晶片浸入0.7N的氢氧化钠显影液中，并在37.8℃(100°F)保持30秒。之后将晶片在去离子水中漂洗，并干燥。然后，将晶片在150℃于加热板上加热10分钟。预计可由此制成圆柱形的光波导。
例2
33wt％丙二醇单甲醚乙酸酯，66.09wt％苯基-甲基倍半硅氧烷(50∶50)，和0.01wt％Dow SILWET L-7604硅酮基油相结合成为混合物。将组合物丝网印刷到涂敷有二氧化硅的六英寸硅晶片上，并且于90℃时在加热板上于空气中软烘干两分钟，使其厚度达到8μm。用于这一步骤的丝网预设有对应于波导位置的开口，丝网包括制成各种尺寸和形状的波导的图案，如长度在2和14cm之间、宽度为5至15μm的线性，支链，以及弯曲成型的波导。然后，将晶片在150℃处于加热板上加热10分钟。预计可由此制成圆柱形的光波导。
例3
37wt％丙二醇单甲醚乙酸酯，53wt％苯基-甲基倍半硅氧烷(80∶20)，5wt％三苯基锍三氟代甲基磺酸盐，4.99wt％聚苯硅氧烷，和0.01wt％Dow SILWETL-7604硅酮基油相结合成为混合物。以3000rpm将组合物旋涂到涂敷有二氧化硅的六英寸硅晶片上，并且于90℃时在加热板上于空气中软烘干两分钟，使其厚度达到8μm。将例1中所述的布线图直接放置在组合物上。500mJ/cm2的光化辐射作用于该结构，随后该结构在90℃时在空气中进行两分钟曝光后烘干。然后已曝光的晶片浸入0.7N的氢氧化钠显影液中，并在21℃保持30秒。之后晶片在去离子水中漂洗，并干燥。将晶片加热到150℃并持续10分钟。预计可由此制成圆柱形的光波导。
例4
37wt％乳酸乙酯，45wt％苯基-三乙氧基甲硅烷，45wt％甲基-三乙氧基甲硅烷，和10wt％二甲基-二乙氧基甲硅烷的53wt％缩合反应产物，33wt％苯基-三乙氧基甲硅烷，33wt％甲基-三乙氧基甲硅烷，和34wt％二甲基-二乙氧基甲硅烷的5wt％缩合反应产物，4.99wt％2，4-二-(三氯甲基)-6-(4-乙氧基乙氧基-1-萘基)-三嗪，以及0.01wt％Dow SILWET L-7604硅酮基油相结合成为混合物。以3000rpm将组合物旋涂到六英寸的LCD玻璃衬底上，并且于90℃时在加热板上在空气中软烘干两分钟，使其厚度达到8μm。例1中所述的布线图直接放置在组合物上。将800mJ/cm2的光化辐射作用于该晶片，随后该晶片在90℃时在空气中进行两分钟曝光后烘干。然后已曝光的晶片浸入0.26N氢氧化钠显影液中，并在37.8℃(100°F)保持90秒。之后晶片在去离子水中漂洗，并干燥。将晶片加热到150℃并持续10分钟。预计可由此制成圆柱形的光波导。
例5
37wt％乳酸乙酯，55wt％苯基-三乙氧基甲硅烷，35wt％甲基-三乙氧基甲硅烷，和10wt％二甲基-二乙氧基甲硅烷的53wt％缩合反应产物，5wt％聚二乙氧基硅氧烷，4.99wt％三苯基锍六氟代磷酸盐，和0.01wt％Dow SILWET L-7604硅酮基油相结合成为混合物。环氧层压材料，如通常用于印刷线路板制造中的环氧层压材料利用组合物辊涂，使其厚度达到15μm，并且于90℃时在对流烘箱于空气中干燥30分钟。例1中所述的布线图直接放置在组合物上。将800mJ/cm2的光化辐射作用于该结构，随后该结构在90℃时在空气中进行30分钟曝光后烘干。然后已曝光的结构浸入0.7N的氢氧化钠显影液中，并在37.8℃(100°F)保持60秒。之后将该叠层在去离子水中漂洗，并干燥。将合成的波导在对流烘箱中加热到180℃并持续30分钟。预计可由此制成圆柱形的光波导。
例6
38.95wt％丙二醇单甲醚乙酸酯，55wt％苯基-三乙氧基甲硅烷，43wt％甲基-三乙氧基甲硅烷，和2wt％二甲基-二乙氧基甲硅烷的55wt％缩合反应产物，5wt％聚二苯基硅氧烷，1.00wt％三苯基锍三氟代甲基磺酸盐，和0.05wt％DowSILWET L-7604硅酮基油相结合成为混合物。组合物以2500rpm旋涂到涂敷有二氧化硅的六英寸硅晶片上，并且于90℃时在加热板上在空气中软烘干两分钟，使厚度达到8μm。将例1中所述的布线图直接放置在组合物上。将800mJ/cm2的光化辐射作用于该结构，随后该结构在90℃时在空气中进行两分钟曝光后烘干。然后已曝光的晶片浸入0.7N的氢氧化钠显影液中，并在37.8℃(100°F)保持60秒。之后晶片在去离子水中漂洗，并干燥。将晶片在加热板上在空气中加热到180℃并持续10分钟。预计可由此制成圆柱形的光波导。
例7
66wt％丙二醇单甲醚乙酸酯，21.7wt％苯乙烯-顺丁烯二酸酐的异丁基酯，1.7wt％2，2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮，4.1wt％三丙烯酸季戊四醇酯，和6.1wt％三羟甲基丙烷三丙烯酸酯乙氧基化物相结合成为混合物。环氧层压材料，如通常用于印刷线路板制造中的环氧层压材料利用组合物辊涂，使其厚度达到15μm，并且于90℃时在对流烘箱中在空气中干燥30分钟。将例1中所述的布线图直接放置在组合物上。将200mJ/cm2的光化辐射作用于这种结构。然后已曝光的结构浸入0.4N碳酸钠显影液中，并在35℃(95°F)保持120秒。之后将该叠层在去离子水中漂洗，并干燥。合成的波导在对流烘箱中加热到150℃并持续30分钟。预计可由此制成圆柱形光波导。
例8
50wt％丙二醇单甲醚乙酸酯，在酸情况下由间甲酚和甲醛缩合制备的40wt％酚醛清漆树脂，以及2，1-重氮萘基苯醌-5-磺酰氯和2，3，4-三羟基二苯甲酮的10wt％反应产物相结合成为混合物。敷铜箔的环氧层压材料，如通常用于印刷线路板制造中的环氧层压材料利用组合物辊涂，使其厚度达到15μm，并且于90℃时在对流烘箱中于空气中干燥30分钟。例1中所述的布线图直接放置在组合物上，布线图具有相反的色调，即期望波导在布线图上是黑色的。将500mJ/cm2的光化辐射作用于这种结构。然后已曝光结构浸入0.7N氢氧化钠显影液中，并在37.8℃(100°F)保持100秒。之后叠层在去离子水中漂洗，并干燥。合成的波导在对流烘箱中加热到180℃并持续30分钟。预计可由此制成圆柱形光波导。
例9
37wt％丙二醇单甲醚乙酸酯，79wt％苯基-三乙氧基甲硅烷，19wt％三氟代甲基-三乙氧基甲硅烷，和2wt％二甲基-二乙氧基甲硅烷的53wt％缩合反应产物，5wt％聚二苯基硅氧烷，4.95wt％三苯基锍六氟代磷酸盐，和0.05wt％DowSILWET L-7604硅酮基油相结合成为混合物。以2500rpm将组合物旋涂到涂敷有二氧化硅的六英寸硅晶片上，并且于90℃时在加热板上于空气中软烘干两分钟，使其厚度达到8μm。将例1中所述的布线图直接放置在组合物上。将800mJ/cm2的光化辐射作用于该结构，随后该结构在90℃时在空气中进行两分钟曝光后烘干。然后已曝光的晶片浸入0.26N四甲基氢氧化铵显影液中，并在37.8℃(100°F)保持60秒。之后晶片在去离子水中漂洗，并干燥。将晶片在加热板上于空气中加热到180℃并持续10分钟。预计可由此制成圆柱形光波导。
例10
45wt％丙二醇单甲醚乙酸酯，49wt％苯基-三乙氧基甲硅烷，49wt％甲基-三乙氧基甲硅烷，和2wt％二甲基-二乙氧基甲硅烷的45wt％缩合反应产物，5wt％聚二苯基硅氧烷，4.95wt％苯偶姻甲苯磺酸盐，和0.05wt％Dow SILWET L-7604硅酮基油相结合成为混合物。以2500rpm将组合物旋涂到涂敷二氧化硅的六英寸硅晶片上，并且于90℃时在加热板上在空气中软烘干两分钟，使其厚度达到8μm。将例1中所述的布线图直接放置在组合物上。2000mJ/cm2的光化辐射作用于该结构，随后该结构在90℃时在空气中进行两分钟曝光后烘干。然后已曝光的晶片浸入0.35N氢氧化钠显影液中，并在37.8℃(100°F)保持60秒。之后晶片在去离子水中漂洗，并干燥。将晶片在加热板上于空气中加热到150℃并持续10分钟。预计可由此制成圆柱形光波导。
例11
41wt％丙二醇单甲醚乙酸酯，65wt％苯基-三乙氧基甲硅烷，33wt％甲基-三乙氧基甲硅烷，和2wt％二甲基-二乙氧基甲硅烷的41wt％缩合反应产物，10wt％六羟甲基-甲烷-三聚氰胺，4wt％聚二乙氧基硅氧烷，3.95wt％三苯基锍三氟代甲基磺酸盐，和0.05wt％Dow SILWET L-7604硅酮基油相结合成为混合物。以2000rpm将组合物旋涂到涂敷二氧化硅的六英寸硅晶片上，并且于90℃时在加热板上于空气中软烘干两分钟，使其厚度达到8μm。将例1中所述的布线图直接放置在组合物上。800mJ/cm2的光化辐射作用于该结构，随后该结构在90℃时在空气中进行两分钟曝光后烘干。然后已曝光的晶片浸入0.7N氢氧化钠显影液中，并在37.8℃(100°F)保持30秒。之后晶片在去离子水中漂洗，并干燥。将晶片在加热板上于空气中加热到150℃并持续10分钟。预计可由此制成圆柱形光波导。
例12
50wt％丙二醇单甲醚乙酸酯，49.99wt％苯基-甲基倍半硅氧烷(50∶50)，和0.01wt％Dow SILWET L-7604硅酮基油相结合成为混合物。以5000rpm将组合物旋涂到涂敷二氧化硅的六英寸硅晶片上，并且于90℃时在加热板上于空气中软烘干两分钟，使其厚度达到8μm。以2500rpm将正性光致抗蚀剂旋涂到晶片上。确定所需波导的布线图直接放置在组合物上。布线图包括制成各种尺寸和形状的波导的图案，如长度在2和14cm之间、宽度为5至15μm的线性，支链，以及弯曲成型的波导。将400mJ/cm2的光化辐射作用于该结构，随后该结构在90℃时在空气中进行两分钟曝光后烘干。光致抗蚀剂在0.2N氢氧化钠溶液中显影，从而将部分波导材料曝光。波导材料的已曝光部分通过活性离子蚀刻(RIE)除去，光致抗蚀剂利用2N氢氧化钠溶液除去。晶片在去离子水中漂洗，干燥，然后在150℃温度下于加热板上加热10分钟。预计可由此制成圆柱形光波导。
例13
包层(1)
第一包层组合物通过将50wt％丙二醇单甲醚乙酸酯，49.99wt％苯基-甲基倍半硅氧烷(50∶50)，和0.01wt％Dow SILWET L-7604硅酮基油相结合成为混合物而形成。该组合物以2000rpm旋涂到涂敷有二氧化硅的六英寸硅晶片上，并且于90℃时在加热板上于空气中软烘干两分钟，使其厚度达到7μm。然后组合物于200℃时在加热板上于空气中硬烘干10分钟。
芯
用芯层涂敷第一包层，并用例1中所述的组合物和工艺对芯层构图并再流平。
包层(2)
利用与形成第一包层所用相同的组合物和工艺将第二包层形成于带图案的芯部和第一包层上，只是第二包层的厚度在软烘干之后是10μm。预计可由此制成圆柱形光波导。
例14
包层(1)
第一包层组合物通过将33wt％丙二醇单甲醚乙酸酯，66.09wt％苯基-甲基倍半硅氧烷(33∶67)，和0.01wt％Dow SILWET L-7604硅酮基油相结合成为混合物而形成。该组合物以3000rpm旋涂到涂敷有二氧化硅的六英寸硅晶片上，并且于90℃时在加热板上于空气中软烘干两分钟，使其厚度达到7μm。然后组合物于200℃时在加热板上于空气中硬烘干10分钟。
芯
用芯层涂敷第一包层，并用例2中所述的组合物和工艺对芯层构图并再流平。
包层(2)
利用与形成第一包层所用的相同组合物和工艺将第二包层形成于带图案的芯部和第一包层上，只是第二包层的厚度在软烘干之后是10μm。预计可由此制成圆柱形光波导。
例15
包层(1)
第一包层组合物通过将40wt％丙二醇单甲醚乙酸酯，55wt％苯基-甲基倍半硅氧烷(80∶20)，4.99wt％聚苯硅氧烷和0.01wt％Dow SILWET L-7604硅酮基油相结合成为混合物而形成。该组合物以3000rpm旋涂到涂敷有二氧化硅的六英寸硅晶片上，并且于90℃时在加热板上于空气中软烘干两分钟，使其厚度达到7μm。然后组合物于200℃时在加热板上于空气中硬烘干10分钟。
芯
用芯层涂敷第一包层，并用例3中所述的组合物和工艺对芯层构图并再流平。
包层(2)
利用与形成第一包层所用的相同组合物和工艺将第二包层形成于带图案的芯部和第一包层上，只是第二包层的厚度在软烘干之后是10μm。预计可由此制成圆柱形光波导。
例16
包层(1)
第一包层组合物通过将40wt％乳酸乙酯，45wt％苯基-三乙氧基甲硅烷，45wt％甲基-三乙氧基甲硅烷，和10wt％二甲基-二乙氧基甲硅烷的54.99wt％缩合反应产物，33wt％苯基-三乙氧基甲硅烷，33wt％甲基-三乙氧基甲硅烷，和34wt％二甲基-二乙氧基甲硅烷的5wt％缩合反应产物，以及0.01wt％DowSILWET L-7604硅酮基油相结合成为混合物而形成。该组合物以3000rpm旋涂到涂敷有二氧化硅的六英寸硅晶片上，并且于90℃时在加热板上于空气中软烘干两分钟，使其厚度达到7μm。然后组合物于200℃时在加热板上于空气中硬烘干10分钟。
芯
用芯层涂敷第一包层，并用例4中所述的组合物和工艺对芯层构图并再流平。
包层(2)
利用与形成第一包层所用的相同组合物和工艺将第二包层形成于带图案的芯部和第一包层上，只是第二包层的厚度在软烘干之后是10μm。预计可由此制成圆柱形光波导。
例17
包层(1)
第一包层组合物通过将40wt％乳酸乙酯，45wt％苯基-三乙氧基甲硅烷，45wt％甲基-三乙氧基甲硅烷，和10wt％二甲基-二乙氧基甲硅烷的54.99wt％缩合反应产物，5wt％聚二乙氧基硅氧烷，以及0.01wt％Dow SILWET L-7604硅酮基油相结合成为混合物而形成。环氧层压材料，如通常用于印刷线路板制造中的环氧层压材料利用组合物辊涂，并且于90℃时在空气中软烘干两分钟，使其厚度达到7μm。然后组合物于200℃时在空气中硬烘干10分钟。
芯
用芯层涂敷第一包层，并用例5中所述的组合物和工艺对芯层构图并再流平。
包层(2)
利用与形成第一包层所用的相同组合物和工艺将第二包层形成于带图案的芯部和第一包层上，只是第二包层的厚度在软烘干之后是10μm。预计可由此制成圆柱形光波导。
例18
包层(1)
第一包层组合物通过将39.95wt％丙二醇单甲醚乙酸酯，49wt％苯基-三乙氧基甲硅烷，49wt％甲基-三乙氧基甲硅烷，和2wt％二甲基-二乙氧基甲硅烷的55wt％缩合反应产物，5wt％聚二苯基硅氧烷，以及0.05wt％Dow SILWET L-7604硅酮基油相结合成为混合物而形成。该组合物以3000rpm旋涂到涂敷有二氧化硅的六英寸硅晶片上，并且于90℃时在加热板上于空气中软烘干两分钟，使其厚度达到7μm。然后组合物于200℃时在加热板上于空气中硬烘干10分钟。
芯
用芯层涂敷第一包层，并用例6中所述的组合物和工艺对芯层构图并再流平。
包层(2)
利用与形成第一包层所用的相同组合物和工艺将第二包层形成于带图案的芯部和第一包层上，只是第二包层的厚度在软烘干之后是10μm。预计可由此制成圆柱形光波导。
例19
包层(1)
第一包层组合物通过将66wt％丙二醇单甲醚乙酸酯，12wt％苯乙烯-顺丁烯二酸酐的异丁基酯，10wt％三丙烯酸季戊四醇酯，和12wt％三羟甲基丙烷三丙烯酸酯相结合成为混合物而形成。环氧层压材料，如通常用于印刷线路板制造中的环氧层压材料利用组合物辊涂，并且于90℃时在空气中软烘干两分钟，使其厚度达到7μm的厚度。然后组合物用20mJ/cm2的光化辐射进行曝光。并且于150℃时在空气中硬烘干60分钟。
芯
用芯层涂敷第一包层，并用例7中所述的组合物和工艺对芯层构图并再流平。
包层(2)
利用与形成第一包层所用的相同组合物和工艺将第二包层形成于带图案的芯部和第一包层上，只是第二包层的厚度在软烘干之后是10μm。预计可由此制成圆柱形光波导。
例20
包层(1)
第一包层组合物通过将50wt％丙二醇单甲醚乙酸酯，在酸情况下由间甲酚和甲醛的冷凝作用制备的30wt％酚醛清漆树脂，以及2，1-重氮萘基苯醌-5-磺酰氯和2，3，4-三羟基二苯甲酮的20wt％反应产物相结合成为混合物而形成。敷铜箔的环氧层压材料，如通常用于印刷线路板制造中的环氧层压材料利用组合物辊涂为厚度14μm，并且于90℃时在空气中软烘干两分钟，使其厚度达到7μm。组合物用1000mJ/cm2的光化辐射进行曝光，然后于200℃在空气中硬烘干60分钟。
芯
用芯层涂敷第一包层，并用例8中所述的组合物和工艺对芯层构图并再流平。
包层(2)
利用与形成第一包层所用的相同组合物和工艺将第二包层形成于带图案的芯部和第一包层上，只是第二包层的厚度在软烘干之后是10μm。预计可由此制成圆柱形光波导。
例21
包层(1)
第一包层组合物通过将40wt％丙二醇单甲醚乙酸酯，79wt％苯基-三乙氧基甲硅烷，19wt％三氟代甲基-三乙氧基甲硅烷，和2wt％二甲基-二乙氧基甲硅烷的54.95wt％缩合反应产物，5wt％聚二苯基硅氧烷，和0.05wt％Dow SILWETL-7604硅酮基油相结合成为混合物而形成。该组合物以3000rpm旋涂到涂敷有二氧化硅的六英寸硅晶片上，并且于90℃时在加热板上于空气中软烘干两分钟，使其厚度达到7μm。然后组合物于200℃时在加热板上于空气中硬烘干10分钟。
芯
用芯层涂敷第一包层，并用例9中所述的组合物和工艺对芯层构图并再流平。
包层(2)
利用与形成第一包层所用的相同组合物和工艺将第二包层形成于带图案的芯部和第一包层上，只是第二包层的厚度在软烘干之后是10μm。预计可由此制成圆柱形光波导。
例22
包层(1)
第一包层组合物通过将47wt％丙二醇单甲醚乙酸酯，49wt％苯基-三乙氧基甲硅烷，49wt％甲基-三乙氧基甲硅烷，和2wt％二甲基-二乙氧基甲硅烷的48.95wt％缩合反应产物，4wt％聚二苯基硅氧烷，和0.05wt％Dow SILWET L-7604硅酮基油相结合成为混合物而形成。该组合物以3000rpm旋涂到涂敷有二氧化硅的六英寸硅晶片上，并且于90℃时在加热板上于空气中软烘干两分钟，使其厚度达到7μm。然后组合物于200℃时在加热板上于空气中硬烘干10分钟。
芯
用芯层涂敷第一包层，并用例10中所述的组合物和工艺对芯层构图并再流平。包层(2)
利用与形成第一包层所用的相同组合物和工艺将第二包层形成于带图案的芯部和第一包层上，只是第二包层的厚度在软烘干之后是10μm。预计可由此制成圆柱形光波导。
例23
包层(1)
第一包层组合物通过将43wt％丙二醇单甲醚乙酸酯，65wt％苯基-三乙氧基甲硅烷，33wt％甲基-三乙氧基甲硅烷，和2wt％二甲基-二乙氧基甲硅烷的42.95wt％缩合反应产物，10wt％六羟甲基-甲烷-三聚氰胺，4wt％聚二乙氧基硅氧烷，和0.05wt％Dow SILWET L-7604硅酮基油相结合成为混合物而形成。该组合物以3000rpm旋涂到涂敷有二氧化硅的六英寸硅晶片上，并且于90℃时在加热板上于空气中软烘干两分钟，使其厚度达到7μm。然后组合物于200℃时在加热板上于空气中硬烘干10分钟。
芯
用芯层涂敷第一包层，并用例11中所述的组合物和工艺对芯层构图并再流平。包层(2)
利用与形成第一包层所用的相同组合物和工艺将第二包层形成于带图案的芯部和第一包层上，只是第二包层的厚度在软烘干之后是10μm。预计可由此制成圆柱形光波导。
例24
包层(1)
第一包层组合物通过将50wt％丙二醇单甲醚乙酸酯，49.99wt％苯基-甲基倍半硅氧烷(20∶80)，和0.01wt％Dow SILWET L-7604硅酮基油相结合成为混合物而形成。该组合物以2000rpm旋涂到涂敷有二氧化硅的六英寸硅晶片上，并且于90℃时在加热板上于空气中软烘干两分钟，使其厚度达到7μm。然后组合物于200℃时在加热板上于空气中硬烘干10分钟。SOG蚀刻阻挡层涂敷在上述层上，并且被固化。
芯
用芯层涂敷第一包层，并用例12中所述的组合物和工艺对芯层构图并再流平。包层(2)
利用与形成第一包层所用的相同组合物和工艺将第二包层形成于带图案的芯部和第一包层上，只是第二包层的厚度在软烘干之后是10μm。预计可由此制成圆柱形光波导。
尽管本发明已经参考其特定实施例进行了详细说明，但是对本领域的技术人员来说，显然可以进行各种变化和改进，以及采用等同物，而不会脱离权利要求的范围。

Claims (11)

1.一种形成光波导的方法，包括：
(a)在衬底上形成一层可光限定组合物；
(b)将一部分可光限定组合物层在光化辐射下曝光；
(c)将已曝光的层显影，形成波导芯结构；以及
(d)将波导芯结构加热到一定温度，并持续一段能使所述结构有效地再流平的时间，从而使波导芯结构的横截面至少部分地变成圆形。
2.一种形成光波导的方法，包括：
(a)提供一衬底，在其表面上存在具有一定折射率的材料的包层；
(b)在一部分包层上形成波导芯结构；以及
(c)将波导芯结构加热到一定温度，并持续一段能使所述结构有效地再流平的时间，从而使波导芯结构的横截面至少部分地变成圆形，其中所述再流平结构具有的折射率大于所述包层的折射率。
3.根据权利要求2的方法，其中所述波导芯结构这样形成：将可光致成像组合物的波导芯层沉积在所述包层上，将所述波导芯层在光化辐射下曝光，以及将所述波导芯层显影，其中所述波导芯层的剩余部分形成所述波导芯结构。
4.根据权利要求1或3的方法，其中所述光可处理组合物包括从下面选择的至少一种材料：取代或未被取代的聚酰胺，聚酰亚胺，聚(甲基)丙烯酸酯，聚氨基甲酸酯，聚碳酸酯，环氧树脂，聚硅氧烷，聚倍半硅氧烷，降冰片烯，硅酸盐，以及溶胶凝胶。
5.根据权利要求1-4中任一权利要求的方法，其中所述可光限定组合物包括含通式(RsiO1.5)的多个单元的聚合物，其中R是取代或未被取代的有机侧链基。
6.根据权利要求2，4和5中任一权利要求的方法，其中所述波导芯结构这样形成：将一波导芯层沉积在所述包层上，在所述波导芯层的一部分上形成一蚀刻掩模，以及蚀刻所述波导芯层的已曝光部分。
7.根据权利要求2，4和5中任一权利要求的方法，其中所述波导芯结构通过直接在所述衬底上压制或压印所述结构而形成。
8.根据权利要求1-7中任一权利要求的方法，进一步包括在所述波导芯结构和所述其他包层上形成第二包层。
9.根据权利要求2-8中任一权利要求的方法，还包括在(b)之前在所述包层中形成槽的步骤，其中所述槽确定所述芯部结构的下部。
10.一种由权利要求1-9中任一权利要求的方法形成的光波导。
11.一种电子器件，包括一个或多个权利要求10的光波导。
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