CN102655191B - 用于led芯片中衬底压印的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于LED芯片中衬底压印的装置，包括一腔体、用于放置LED芯片衬底的透光承载体和至少2块下表面具有若干通孔的多孔氧化铝膜压板，此透光承载体与腔体活动密封连接，至少2块所述多孔氧化铝膜压板各自上表面均通过一软绳固定于所述透光承载体上方，所述至少2块所述多孔氧化铝膜压板位于同一平面从而与腔体、透光承载体形成一工作腔，此工作腔或和位于所述多孔氧化铝膜压板上方设置有气泵从而在使得多孔氧化铝膜压板上方气压高于工作腔内气压。本发明装置克服了压板的平整性缺陷导致硬模图案存在缺陷，实现了自调整保证压力均匀且通孔的形貌也得到了大大改善。

Description

用于LED芯片中衬底压印的装置

技术领域

本发明涉及一种LED芯片生产装置，具体涉及一种用于LED芯片中衬底压印的装置。

背景技术

纳米压印（NIL，Nano Imprint Lithography）是一种纳米微制造技术，利用该技术，可以将由电子束直写（e-Beam Lithiography）或聚焦离子束（FIB）技术制备的模具的纳米结构通过“印章” 的办法转移到基底材质上。

在GaN LED领域，由于半导体介质GaN的折射率较高，故LED芯片的光提取效率固有地低。产生的光大多数在半导体GaN和空气或蓝宝石基板的交界面发生内部反射。折射率与反射之间影响关系），能提取并进入空气的光只有一小部分。曾经提出过好多通过增强光提取效率来提高LED效率的主意。目前LED业界采用的两种主要方法是随机纹理和成形蓝宝石衬底（PSS）技术。

纳米成形化蓝宝石衬底（NPSS），可以认为是传统微米级PSS的延伸。一些研究论文表明NPSS的效率比微米级 PSS 的发光效率约高10-20%，与PSS相比将有明显优势。从制造工艺的角度看，NPSS的优势不仅仅在于提高了效率。与微米级PSS相比，它结构更小，故蓝宝石蚀刻的时间便可缩短。考虑外延生长，NPSS达到平面外延层所需的时间也较短。此外， NPSS上生长的外延层可能有更好的外延层质量，具有进一步提高效率的潜力。但NPSS需要更高分辨率的光刻技术，由于波纹和缺陷的存在，光刻技术实乃一种挑战且设备昂贵。电子束光刻则过于缓慢和昂贵，采用硬模的传统NIL也由于蓝宝石衬底基板表面的平整度等缺陷而失效。

发明内容

本发明目的是提供一种用于LED芯片中衬底压印的装置，此装置克服了压板的平整性缺陷导致硬模图案存在缺陷，实现了自调整保证压力均匀且通孔的形貌也得到了大大改善；其次，利用现有的多孔纳米氧化铝板自身的多微孔结构，作为LED的蓝宝石衬底压印模板，有效的降低成本且提高了效率，采用光刻胶和研磨结合实现了将表面峰谷之间的落差值分为若干分段研磨，有效保护了多孔纳米氧化铝板表面微孔形态。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种用于LED芯片中衬底压印的装置，包括一腔体、用于放置LED芯片衬底的透光承载体和至少2块下表面具有若干通孔的多孔氧化铝膜压板，此透光承载体与腔体活动密封连接，至少2块所述多孔氧化铝膜压板各自上表面均通过一软绳固定于所述透光承载体上方，所述至少2块所述多孔氧化铝膜压板位于同一平面从而与腔体、透光承载体形成一工作腔，此工作腔或和位于所述多孔氧化铝膜压板上方设置有气泵从而在使得多孔氧化铝膜压板上方气压高于工作腔内气压; 所述多孔氧化铝膜压板通过以下工艺步骤获得：

步骤一、选取多孔氧化铝膜板，此多孔氧化铝膜板表面具有大量的微孔，所述多孔氧化铝膜板表面具有粗糙度；

步骤二、将步骤一所述多孔氧化铝膜板表面进行灌涂一光刻胶层，此多孔氧化铝膜板表面的微孔内填覆有光刻胶，且此多孔氧化铝膜板表面覆盖光刻胶，位于所述多孔氧化铝膜上方的光刻胶厚度大于所述多孔氧化铝膜板表面峰谷之间的落差值；

步骤三、通过一压板将步骤二的所述光刻胶层压平后，进行固化处理；

步骤四、根据所述多孔氧化铝膜板的落差值将位于所述多孔氧化铝膜板上方的光刻胶分为若干分段，并将此光刻胶由表面往下去除一分段厚度的光刻胶；

步骤五、将步骤四的所述多孔氧化铝膜板进行一分段化学机械研磨；

步骤六、重复步骤四、步骤五依次完成所述若干分段中各个分段，从而获得修正后多孔氧化铝膜板；

步骤七、将所述修正后多孔氧化铝膜板中微孔内去除特征厚度的光刻胶或者将所述修正后多孔氧化铝膜板中去除特征厚度的氧化铝，获得所述多孔氧化铝膜压板。

上述技术方案中进一步改进方案如下：

1、上述方案中，所述通孔的直径为50~200nm，所述通孔的深度为50~200nm。

2、上述方案中，所述透光承载体下方放置有一凸透镜，一用于固化光刻胶的光源位于此凸透镜下方并在其焦点处。

3、上述方案中，所述透光承载体为一玻璃层。

4、上述方案中，所述工作腔或者所述多孔氧化铝膜压板上方设置有气压传感器。

5、上述方案中，所述软绳固定于拉力传感器上。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点和效果：

1、本发明软挂绳确保多模块在水平的蓝宝石衬底上自适应调整水平度，而隔离的上下两室，确保在下室抽真空时，就能实现整个蓝宝石衬底压印区域压力均匀的软压，消除掉因衬底平整度变化，弯曲或起伏等造成的不利影响；其次，纳米压印技术中，产生的压力必须均匀、统一。而分立多模压印技术非常巧妙的解决了这一问题，实现了硬模也能产生均匀、统一的压力，大面积一次压印成型的理想效果，其可在大面积上保留薄而均匀的残留层，这对高分辨率印压和图形传输的保真度极为关键；再次，底部曝光使得软硬模的使用不再受“透紫外光”的限制。大大增加了纳米压印的使用机会；另外，本发明中，当挂绳和压印模采用透紫外光的材质，也可将紫外光从上方入射，故也可适应对GaN 外延层的图案化压印。

2、本发明利用多孔纳米氧化铝板自身的多微孔结构，作为LED的蓝宝石衬底压印模板，有效的降低成本且提高了效率，采用光刻胶和研磨结合实现了将表面峰谷之间的落差值分为若干分段研磨，有效保护了多孔纳米氧化铝板表面微孔形态；其次，将多孔氧化铝膜板表面的微孔内填覆有光刻胶，从而进一步在研磨中可保护微孔形态，有效降低了研磨对微孔的破坏。

附图说明

附图1为本发明用于LED芯片中衬底压印的装置结构示意图；

附图2为本发明多孔氧化铝膜压板结构示意图;

附图3为现有技术LED芯片结构示意图。

以上附图中：1、腔体；2、LED芯片衬底；3、透光承载体；4、多孔氧化铝膜压板；5、通孔；6、软绳；7、工作腔；8、拉力传感器；9、凸透镜；10、光源；11、气压传感器。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

实施例：一种用于LED芯片中衬底压印的装置，包括一腔体1、用于放置LED芯片衬底2的透光承载体3和至少2块下表面具有若干通孔5的多孔氧化铝膜压板4，所述透光承载体3为一玻璃层，

所述通孔5的直径为50~200nm，所述通孔5的深度为50~200nm，此透光承载体3与腔体1活动密封连接，至少2块所述多孔氧化铝膜压板4各自上表面均通过一软绳6固定于所述透光承载体3上方，所述软绳6可以固定于拉力传感器8上，所述至少2块所述多孔氧化铝膜压板4位于同一平面从而与腔体1、透光承载体3形成一工作腔7，此工作腔7或和位于所述多孔氧化铝膜压板4上方设置有气泵从而在使得多孔氧化铝膜压板4上方气压高于工作腔7内气压。

上述多孔氧化铝膜压板4通过以下工艺步骤获得：

步骤一、选取多孔氧化铝膜板，此多孔氧化铝膜板表面具有大量的微孔，所述多孔氧化铝膜板表面具有粗糙度；

步骤二、将步骤一所述多孔氧化铝膜板表面进行灌涂一光刻胶层，此多孔氧化铝膜板表面的微孔内填覆有光刻胶，且此多孔氧化铝膜板表面覆盖光刻胶，位于所述多孔氧化铝膜上方的光刻胶厚度大于所述多孔氧化铝膜板表面峰谷之间的落差值；

步骤三、通过一压板将步骤二的所述光刻胶层压平后，进行固化处理；

步骤四、根据所述多孔氧化铝膜板的落差值将位于所述多孔氧化铝膜板上方的光刻胶分为若干分段，并将此光刻胶由表面往下去除一分段厚度的光刻胶；

步骤五、将步骤四的所述多孔氧化铝膜板进行一分段化学机械研磨；

步骤六、重复步骤四、步骤五依次完成所述若干分段中各个分段，从而获得修正后多孔氧化铝膜板；

步骤七、将所述修正后多孔氧化铝膜板中微孔内去除特征厚度的光刻胶或者将所述修正后多孔氧化铝膜板中去除特征厚度的氧化铝，获得所述多孔氧化铝膜压板4。

上述透光承载体3下方放置有一凸透镜9，一用于固化光刻胶的光源10位于此凸透镜9下方并在其焦点处。

上述工作腔7或者所述多孔氧化铝膜压板4上方设置有气压传感器11。

上述技术内容进一步阐述如下。

本实施例通过将一块LED芯片衬底对应多块的多孔氧化铝膜压板4，可减少单份的表面缺陷，而后啮合在一起，这样既保持其彼此间可独立相对的微米级运动，又保持其可一次整体压印的功能；甚至可将多块模板合成一个更大的模板，以实现一次大面积多基板的压印，提升压印效率。

软绳挂在多孔氧化铝膜压板4和拉力传感器8之间，一方面起到初始定位多孔氧化铝膜压板4的作用，二是等到下面的蓝宝石衬底上的光刻胶碰触其一的多孔氧化铝膜压板4时，其他的传感器对应的挂绳下降松弛，使模块自然下压，使得各个多孔氧化铝膜压板4自然调整水平度以适应对应蓝宝石衬底部分的平整度，此自适应调整功能，能较好的解决蓝宝石衬底的不平整性；固定上室的气压，如一个大气压，当下室中的蓝宝石基板即衬底上光刻胶接触其一多孔氧化铝膜压板4时，下室进行抽真空降气压，从而在上室气压和多孔氧化铝膜压板4的自重下，将压印模均匀的压印在蓝宝石基板上。分立的多孔氧化铝膜压板4挂有拉力传感器8，其作用一来侦测基板上移时的接触状态，二来侦测挂绳松弛时的程度，以便模块自适应调整。

在预设的上下两室气压下（通常上下两室初始气压为1个标准大气压）， 调整多块多孔氧化铝膜压板4至水平状态，再上移透光承载体3，在本发明中透光承载体3永远为水平状态；根据多个力传感器判断两者接触状态，到设定点时停止上移；再下移传感器，以使所有对应挂绳彻底松弛；然后抽下室真空至预设压力点（根据力传感器与气压传感器判断）后停止抽真空，再进行曝光固化作业，最后下移透光承载体3，退真空，完成图案的压印过程。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于LED芯片中衬底压印的装置，其特征在于：

包括一腔体（1）、用于放置LED芯片衬底（2）的透光承载体（3）和至少2块下表面具有若干通孔（5）的多孔氧化铝膜压板（4），此透光承载体（3）与腔体（1）活动密封连接，至少2块所述多孔氧化铝膜压板（4）各自上表面均通过一软绳（6）固定于所述透光承载体（3）上方，软绳（6）挂在多孔氧化铝膜压板（4）和拉力传感器之间，通过拉力传感器来侦测基板上移时的接触状态以及软绳（6）松弛的程度，以便模块自适应调整；

所述至少2块所述多孔氧化铝膜压板（4）位于同一平面从而与腔体（1）、透光承载体（3）形成一工作腔（7），位于所述多孔氧化铝膜压板（4）上方设置有气泵从而在使得多孔氧化铝膜压板（4）上方气压高于工作腔（7）内气压；所述多孔氧化铝膜压板（4）通过以下工艺步骤获得：

步骤一、选取多孔氧化铝膜板，此多孔氧化铝膜板表面具有大量的微孔，所述多孔氧化铝膜板表面具有粗糙度；

步骤二、将步骤一所述多孔氧化铝膜板表面进行灌涂一光刻胶层，此多孔氧化铝膜板表面的微孔内填覆有光刻胶，且此多孔氧化铝膜板表面覆盖光刻胶，位于所述多孔氧化铝膜上方的光刻胶厚度大于所述多孔氧化铝膜板表面峰谷之间的落差值；

步骤三、通过一压板将步骤二的所述光刻胶层压平后，进行固化处理；

步骤四、根据所述多孔氧化铝膜板的落差值将位于所述多孔氧化铝膜板上方的光刻胶分为若干分段，并将此光刻胶由表面往下去除一分段厚度的光刻胶；

步骤五、将步骤四的所述多孔氧化铝膜板进行一分段化学机械研磨；

步骤六、重复步骤四、步骤五依次完成所述若干分段中各个分段，从而获得修正后多孔氧化铝膜板；

步骤七、将所述修正后多孔氧化铝膜板中微孔内去除特征厚度的光刻胶或者将所述修正后多孔氧化铝膜板中去除特征厚度的氧化铝，获得所述多孔氧化铝膜压板（4）。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述通孔（5）的直径为50~200nm，所述通孔（5）的深度为50~200nm。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述透光承载体（3）为一玻璃层。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述工作腔（7）或者所述多孔氧化铝膜压板（4）上方设置有气压传感器（11）。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述软绳（6）固定于拉力传感器（8）上。