纳米pss结构制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光刻领域，特别涉及一种纳米PSS结构制造方法。
【背景技术】
[0002]图形化衬底(PSS)已成为LED芯片提升光效的基本途径之一，目前主流PSS衬底的图形宽度为2微米，间隔I微米，刻蚀深度1.5-1.8微米。图形化衬底基本制备工序为:基片平整度检测、清洗基片、涂胶、掩模紫外步进曝光、ICP (Inductively Coupled Plasma)刻蚀、微图形结构一致性光学检测等。其中，紫外步进曝光采用2um厚胶光刻工艺，形成2:1的蜂窝图形，其对光刻胶厚度、步进曝光机的光刻分辨率、调焦、曝光稳定性和图形拼接有着极其严格的要求。国内LED芯片厂家通常采用Nikon 二手步进曝光机，分辨率为0.5um,焦深约2um，要求通常蓝宝石衬底的翘曲在5-15um。因此，采用目前的步进曝光设备加工PSS 一致性和可靠性达不到低成本要求。
[0003]业界研究表明，采用纳米图形化衬底(又称光子晶体)的LED芯片，其出光效率可提升30%-250%，同时减少了 LED芯片发热量。纳米图形化结构一般为蜂窝点亚微米结构，凸(凹)点尺度最小可达200nm-350nm，周期为400nm-700nm。因此，紫外步进曝光传统厚胶工艺达不到PSS分辨率要求，而薄胶工艺无法抵挡干法ICP刻蚀，且制造成本更高。
[0004]本领域技术人员还采用纳米压印法和全息曝光法对衬底图形化:纳米压印法是用含有纳米结构模板在衬底表面对光刻胶压印，形成浮雕结构，通过灰化处理，减薄光刻胶到露底，形成纳米图形。由于纳米压印是接触方式，对纳米模板与衬底平行度有极其苛刻的要求，脱模、排气以及母版污染均会使得业内批量化非常困难，纳米PSS的品质稳定性受到纳米压印印模品质的影响很大，难以量产。而全息曝光法是通过多次全息曝光，形成纳米图形。其主要困难是曝光光斑为高斯型，均匀性不够，环境振动对图形品质有严重影响，批次稳定性不够。
【发明内容】
[0005]本发明提供一种纳米PSS结构制造方法，以解决现有技术中PSS制造成本较高的问题。
[0006]为解决上述技术问题，本发明提供一种纳米PSS结构制造方法，包括:提供基底，并在所述基底表面涂覆光刻胶；对所述光刻胶进行预图案化，并在所述光刻胶中形成若干开口 ；通过定向自组装工艺在所述开口中和光刻胶表面形成纳米球；去除光刻胶表面的纳米球，并对开口中的纳米球固化处理；去除光刻胶；以纳米球为阻挡层对基底进行刻蚀形成PSS结构；去除所述纳米球。
[0007]作为优选，所述基底为蓝宝石衬底。
[0008]作为优选，所述相邻开口间的凸起宽度与开口宽度比为1:2。
[0009]作为优选，所述纳米球的直径为50?lOOum。
[0010]作为优选，所述纳米球为聚苯乙烯纳米球。
[0011]作为优选，通过在所述基底上滴加胶体悬浮液来实现定向自组装工艺。
[0012]作为优选，在500?550度的O2氛围下去除光刻胶。
[0013]作为优选，采用高温气化的方法去除所述纳米球。
[0014]作为优选，所述高温气化的温度大于900度。
[0015]与现有技术相比，本发明具有以下优点:本发明通过对所述光刻胶进行预图案化，结合定向自组装工艺，将纳米球分布在光刻胶的开口内，再去除光刻胶，以纳米球替代光阻作为阻挡层进行ICP刻蚀，由于纳米球具有可刻蚀高选择比，比传统光阻更耐ICP(Inductively Coupled Plasma)刻蚀,通过减少光刻胶厚度进一步提升分辨率,从而可以在低成本下实现纳米PSS结构。
【附图说明】
[0016]图1?6为本发明一【具体实施方式】中各工艺完成后的纳米PSS结构示意图。
【具体实施方式】
[0017]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的【具体实施方式】做详细的说明。需说明的是，本发明附图均采用简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
[0018]请参见图1-6，本实施例中LED芯片的纳米PSS结构制造方法，主要包括以下步骤:
[0019]首先，如图1所示，提供基底10，并在所述基底10表面涂覆光刻胶20 ;其中，基底10采用蓝宝石衬底，当然在涂覆光刻胶20之前，需要对所述基底10进行平整度检测和清洗处理，本步骤中采用传统厚胶工艺，光刻胶20厚度至少为2um ；
[0020]接着，如图2所示，采用光刻机对所述光刻胶20进行预图案化，主要通过减少光刻胶20的厚度来提升分辨率，同时在所述光刻胶20中形成若干开口 ；其中，开口的占空比可调，其优选方案为:曝出宽度与间距的最佳比例为1:2(亦即相邻开口间凸起宽度与开口宽度最佳比例为1:2)，也就是说此时的PSS结构性能最佳，图案反转前的开口间距(即开口宽度)提升更有利于后续步骤中纳米球30的自组装，例如，宽度0.6um,间距1.2um的纳米PSS结构；
[0021]接着，如图3所示，将之前配好的足量胶体悬浮液滴在基底10上，胶体悬浮液中的胶体粒子即纳米球30就会向液滴边缘移动，实现定向自组装，从而在所述开口和光刻胶20表面形成纳米球30。具体地，由于胶体悬浮液的边缘处的溶液蒸发速率很快，导致溶液带着纳米球30向边缘移动，靠横向毛细作用力组装成有序结构。相应的，纳米球30尺寸应尽量选取直径小且与纳米PSS结构周期相匹配的粒子，例如，直径为50-100nm的微球。进一步的，可以采用聚苯乙烯纳米球通过定向自组装实现光刻胶20图形表面和间距内的自组装；
[0022]接着，如图4所示，去除光刻胶20表面的纳米球30，并对开口中的纳米球30固化处理；具体地，定向自组装完成后，通过计算机软件仿真计算胶体悬浮溶液厚度与转速间的关系，提高转速，确保离心力将光刻胶20表面单层纳米球30甩干而开口内多层纳米球30仍保留；保留的纳米球30厚度通过膜厚仪测量，要求达到表面光刻胶20的厚度的土 10%以内，然后进行纳米球30固化处理；
[0023]接着，如图5所示，利用去胶机去除剩余的光刻胶20，具体去胶条件为500_550°C的O2氛围下；
[0024]接着，如图6所示，以间距内剩余纳米球30作为阻挡层，进行ICP (InductivelyCoupled Plasma)刻蚀。由于纳米球30具有可刻蚀高选择比，比传统光阻更耐ICP刻蚀,而光刻胶20的厚度满足ICP刻蚀的需求；进一步的，所述ICP刻蚀为干法ICP刻蚀，刻蚀前需要先确认剩余纳米球30的厚度(纳米球厚度小于等于上述开口高度，)和间距(纳米球间距为填充在上述开口中的纳米球宽度)，其厚度必须符合ICP刻蚀的要求，同时间距满足工艺需求±10%以内，当然，其中具体的参数值由实际应用时的工艺需要决定；
[0025]最后，经过高温处理，使纳米球30气化，从而去除纳米球30 ;高温处理需在900°C以上进行，最后对基底10表面进行清洁处理，完成整个纳米PSS工艺流程。
[0026]综上所述，本发明的纳米PSS结构制造方法，包括:提供基底10,并在所述基底10表面涂覆光刻胶20 ;对所述光刻胶20进行预图案化，并在所述光刻胶20中形成若干开口 ；通过定向自组装工艺在所述开口和光刻胶20表面形成纳米球30 ;去除光刻胶20表面的纳米球30，并对开口中的纳米球30固化处理；利用去胶机去除光刻胶20 ；以纳米球30为阻挡层对基底10进行ICP刻蚀形成PSS结构；去除所述纳米球30。本发明通过对光刻胶20进行预图案化，结合定向自组装工艺，将纳米球30分布在光刻胶20的开口内，再去除光刻胶20，并以纳米球30替代光阻作为阻挡层进行ICP刻蚀，由于纳米球30具有可刻蚀高选择t匕，比传统光阻更耐ICP刻蚀，因此可以通过减少光刻胶20的厚度来进一步提升分辨率，从而可以在低成本下实现纳米PSS结构。
[0027]显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。
【主权项】
1.一种纳米PSS结构制造方法，其特征在于，包括: 提供基底，并在所述基底表面涂覆光刻胶； 对所述光刻胶进行预图案化，以在所述光刻胶中形成若干开口 ； 通过定向自组装工艺在所述开口中和所述光刻胶表面形成纳米球； 去除光刻胶表面的纳米球，并对开口中的纳米球进行固化处理； 去除所述基底表面光刻胶； 以纳米球为阻挡层对基底进行刻蚀形成PSS结构； 去除所述纳米球。
2.如权利要求1所述的纳米PSS结构制造方法，其特征在于，所述基底为蓝宝石衬底。
3.如权利要求1所述的纳米PSS结构制造方法，其特征在于，所述相邻开口间的凸起宽度与开口览度比为1:2。
4.如权利要求1所述的纳米PSS结构制造方法，其特征在于，所述纳米球的直径为50?lOOum。
5.如权利要求1所述的纳米PSS结构制造方法，其特征在于，所述纳米球为聚苯乙烯纳米球。
6.如权利要求1所述的纳米PSS结构制造方法，其特征在于，通过在所述基底上滴加胶体悬浮液来实现定向自组装工艺。
7.如权利要求1所述的纳米PSS结构制造方法，其特征在于，在500?550度的O2氛围下去除光刻胶。
8.如权利要求1所述的纳米PSS结构制造方法，其特征在于，采用高温气化的方法去除所述纳米球。
9.如权利要求8所述的纳米PSS结构制造方法，其特征在于，所述高温气化的温度大于900 度。
10.如权利要求1所述的纳米PSS结构制造方法，其特征在于，通过ICP刻蚀工艺对所述基底刻蚀形成PSS结构。
【专利摘要】本发明公开了一种纳米PSS结构制造方法，包括：提供基底，并在所述基底上涂覆光刻胶；对所述光刻胶进行预图案化，并在所述光刻胶上形成若干开口；通过定向自组装在所述开口和光刻胶表面形成纳米球；去除光刻胶表面的纳米球，并对开口中的纳米球固化处理；利用去胶机去除光刻胶；以纳米球为阻挡层对基底进行ICP刻蚀；去除所述纳米球。本发明通过对所述光刻胶进行预图案化，结合定向自组装工艺，将纳米球分布在光刻胶的开口内，再去除光刻胶，以纳米球替代光阻作为阻挡层进行ICP刻蚀，由于纳米球具有可刻蚀高选择比，比传统光阻更耐ICP刻蚀，通过减少光刻胶厚度进一步提升分辨率，从而可以在低成本下实现纳米PSS结构。
【IPC分类】H01L33-20, G03F7-00
【公开号】CN104698742
【申请号】CN201310670309
【发明人】周炯, 李喆, 闻人青青
【申请人】上海微电子装备有限公司
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2013年12月10日