無殘余層納米壓印技術(shù)制備圖案化藍(lán)寶石襯底的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種無殘余層納米壓印技術(shù)制備圖案化藍(lán)寶石襯底的方法。其步驟為：（1）對(duì)復(fù)合納米壓印模板表面進(jìn)行防粘處理；（2）通過復(fù)合納米壓印模板圖案的形貌及占空比的計(jì)算選擇適當(dāng)?shù)耐磕z厚度進(jìn)行壓??；（3）通過對(duì)納米壓印膠的勻膠速度、勻膠時(shí)間及壓印膠的濃度等影響因素控制涂膠的厚度，在藍(lán)寶石襯底涂膠壓印膠；（4）用石英片逐漸加壓進(jìn)行壓印，選擇合適的壓印壓力，在紫外下曝光15分鐘，固化納米壓印膠；（5）移除石英片和復(fù)合納米壓印模板，得到無殘余層納米壓印圖案，以圖案為掩膜，對(duì)藍(lán)寶石襯底刻蝕得到圖案化的藍(lán)寶石襯底。本發(fā)明方法復(fù)制的圖案化襯底圖案分辨率高，重復(fù)性好，更利于圖案化藍(lán)寶石襯底的產(chǎn)業(yè)化。
【專利說明】 無殘余層納米壓印技術(shù)制備圖案化藍(lán)寶石襯底的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于微納加工領(lǐng)域，具體涉及無殘余層復(fù)合納米壓印技術(shù)及圖案化藍(lán)寶石襯底的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]LED因其節(jié)能、環(huán)保、長(zhǎng)壽命、耗能低、體積小、應(yīng)用靈活、控制方便等特點(diǎn)，被公認(rèn)為最有可能進(jìn)入通用照明領(lǐng)域的新型固態(tài)冷光源，因而在近年來成為全球關(guān)注的焦點(diǎn)。藍(lán)寶石晶體是目前半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中使用最為廣泛的襯底材料。藍(lán)寶石襯底的圖案化是指在藍(lán)寶石襯底表面制作具有細(xì)微結(jié)構(gòu)的圖形。在這種圖形化的襯底表面可以進(jìn)行LED材料的外延，同時(shí)這種圖形化的界面改變了 GaN材料的生長(zhǎng)過程，能抑制缺陷向外延表面的延伸，從而提聞器件內(nèi)量子效率，并且由于襯底表面的粗糖化，能有效提聞光提取效率。
[0003]目前圖案化藍(lán)寶石襯底的制備方法有光刻方法，金屬薄膜退火后ICP刻蝕等，這些方法工藝復(fù)雜，成本高，重復(fù)性低。納米壓印技術(shù)是近十五年發(fā)展起來的一項(xiàng)高分辨率、高產(chǎn)量、低成本的全新納米結(jié)構(gòu)制造技術(shù)。把納米壓印技術(shù)應(yīng)用到藍(lán)寶石襯底的圖案化能大大降低生產(chǎn)成本，縮短工藝，并且納米壓印技術(shù)具有高保真度和高重復(fù)性，更有利于推動(dòng)圖案化藍(lán)寶石襯底的產(chǎn)業(yè)化。
[0004]近年來，結(jié)合納米壓印技術(shù)的高分辨率和軟壓印技術(shù)的共形能力的復(fù)合納米壓印技術(shù)成為熱點(diǎn)，此技術(shù)已經(jīng)在高分辨圖案復(fù)制上取得重大成功。但是要完成納米圖案的轉(zhuǎn)移，需要對(duì)壓印的殘余層進(jìn)行氧離子刻蝕，從而增加了復(fù)合模板壓印技術(shù)的工藝流程及成本，因此要使納米壓印技術(shù)制備圖案化藍(lán)寶石襯底產(chǎn)業(yè)化必須解決殘余層的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明主要目的是解決納米壓印過程中的殘余層問題，提供一種藍(lán)寶石襯底圖案化的新方法。通過對(duì)納米壓印膠的表面張力、粘度、濃度以及涂膠的速度和時(shí)間的控制實(shí)現(xiàn)對(duì)殘余層的精確控制。
[0006]本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
[0007]無殘余層納米壓印技術(shù)制備圖案化藍(lán)寶石襯底的方法，具體步驟如下:
[0008]( I)復(fù)合模板的防粘處理
[0009]對(duì)復(fù)合模板表面進(jìn)行極短時(shí)間的氧氣等離子體處理，以使剛性結(jié)構(gòu)層表面產(chǎn)生極薄的一層二氧化硅，進(jìn)而通過氣相防粘的方法對(duì)復(fù)合模板進(jìn)行防粘處理；
[0010](2)壓印膠膜厚的控制
[0011]a)首先對(duì)壓印膠的粘度、表面張力進(jìn)行測(cè)量，選擇粘度為1-lOOPas、接觸角為60-80°之間的納米壓印膠；
[0012]b)改變壓印膠的濃度從1%_15%，建立濃度與膜厚的關(guān)系曲線；
[0013]c)改變旋涂壓印膠的轉(zhuǎn)速，建立轉(zhuǎn)速與膜厚的關(guān)系曲線；[0014]d)改變旋涂壓印膠的時(shí)間，建立時(shí)間與膜厚的關(guān)系曲線；
[0015]e)通過復(fù)合模板的形貌和占空比計(jì)算所需壓印膠的膜厚，從步驟b)、c)和d)的關(guān)系曲線中分別得到相應(yīng)的壓印膠的濃度、涂膠轉(zhuǎn)速和涂膠時(shí)間；
[0016](3)加壓壓印
[0017]以石英片作為壓力源進(jìn)行加壓壓印，壓力從0_3000Pa逐漸加壓，N2保護(hù)下紫外光曝光15min，固化納米壓印膠，實(shí)現(xiàn)無殘余層壓印；
[0018](4)刻蝕
[0019]移除石英片和復(fù)合模板，得到無殘余層的納米壓印圖案后，以圖案為掩膜，用濃硫酸和磷酸的混合液進(jìn)行藍(lán)寶石襯底的刻蝕得到圖案化的藍(lán)寶石襯底。
[0020]利用本發(fā)明的技術(shù)制備圖案化藍(lán)寶石襯底具有以下有益效果:(1)該方法操作簡(jiǎn)單，流程短，能大大節(jié)約成本。(2)該方法復(fù)制的圖案化襯底圖案分辨率高，重復(fù)性好，可大量工業(yè)化生產(chǎn)，更利于圖案化藍(lán)寶石襯底的產(chǎn)業(yè)化。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明無殘余層壓印的流程圖，其中，1-復(fù)合模板；2_納米壓印膠；3-藍(lán)寶石襯底；4_石英片；5_無殘余層圖案。
[0022]圖2為實(shí)施例無殘余層壓印圖案的SEM圖像，其中，(a)為液氮冷凍下切割樣品得到的斜截面圖；(b)為未冷凍切割得到的截面圖；(c)為放大斜截面圖；(d)為放大截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】如下:
[0024]( I)復(fù)合模板的防粘處理
[0025]選擇550nm周期，IlOnm深度的光柵復(fù)合模板，對(duì)復(fù)合模板表面進(jìn)行極短時(shí)間的氧氣等離子體處理，以使剛性結(jié)構(gòu)層表面產(chǎn)生極薄的一層二氧化硅，進(jìn)而通過真空干燥器中防粘試劑氣化的方法對(duì)復(fù)合模板進(jìn)行防粘處理。
[0026](2)壓印膠膜厚的選擇及控制
[0027]對(duì)復(fù)合模板占空比的計(jì)算，采用的模板深度為llOnm，占空比是1: 1，其適合的壓印膠的膜厚為55nm，實(shí)驗(yàn)控制膜厚50nm_55nm之間，選擇BYK3570紫外光固化膠為例，其采用的膠的濃度為2%，涂膠轉(zhuǎn)速為3000rpm，涂膠時(shí)間為40s，膜厚52nm。
[0028]( 3 )無殘余層壓印
[0029]以石英片作為壓力源，從0_3000Pa逐漸加壓，分別在氮?dú)獗Ｗo(hù)下紫外光曝光15min,得到實(shí)現(xiàn)無殘余層壓印的壓力為2850pa。
[0030](4)刻蝕
[0031]以固化后的納米壓印膠作為掩膜，用硫酸和磷酸3:1的混合水溶液在高溫(270°C)下刻蝕藍(lán)寶石襯底，最終將圖形轉(zhuǎn)移到藍(lán)寶石襯底上。
【權(quán)利要求】
1.無殘余層納米壓印技術(shù)制備圖案化藍(lán)寶石襯底的方法，其特征在于，具體步驟如下: (1)復(fù)合模板的防粘處理 對(duì)復(fù)合模板表面進(jìn)行極短時(shí)間的氧氣等離子體處理，以使剛性結(jié)構(gòu)層表面產(chǎn)生極薄的一層二氧化硅，進(jìn)而通過氣相防粘的方法對(duì)復(fù)合模板進(jìn)行防粘處理； (2)壓印膠膜厚的控制 a)首先對(duì)壓印膠的粘度、表面張力進(jìn)行測(cè)量，選擇粘度為1-lOOPas、接觸角為60-80°之間的納米壓印膠； b)改變壓印膠的濃度從1%_15%，建立濃度與膜厚的關(guān)系曲線； c)改變旋涂壓印膠的轉(zhuǎn)速，建立轉(zhuǎn)速與膜厚的關(guān)系曲線； d)改變旋涂壓印膠的時(shí)間，建立時(shí)間與膜厚的關(guān)系曲線； e)通過復(fù)合模板的形貌和占空比計(jì)算所需壓印膠的膜厚，從步驟b)、c)和d)的關(guān)系曲線中分別得到相應(yīng)的壓印膠的濃度、涂膠轉(zhuǎn)速和涂膠時(shí)間； (3)加壓壓印 以石英片作為壓力源進(jìn)行加壓壓印，壓力從0-3000Pa逐漸加壓，N2保護(hù)下紫外光曝光15min,固化納米壓印膠,實(shí)現(xiàn)無殘余層壓印； (4)刻蝕 移除石英片和復(fù)合模板，得到無殘余層的納米壓印圖案后，以圖案為掩膜，用濃硫酸和磷酸的混合液進(jìn)行藍(lán)寶石襯底的刻蝕得到圖案化的藍(lán)寶石襯底。
【文檔編號(hào)】H01L33/20GK103579434SQ201310548641
【公開日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2013年11月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月7日
【發(fā)明者】崔玉雙, 袁長(zhǎng)勝 申請(qǐng)人:無錫英普林納米科技有限公司