CN104377285A - 一种改善图案化蓝宝石衬底良品率的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种改善图案化蓝宝石衬底良品率的方法，其步骤是：在蓝宝石上进行多层阻挡层涂覆；在阻挡层上进行黄光微影制程；在阻挡层上进行多层阻挡层蚀刻；在蓝宝石上进行蓝宝石蚀刻；清洗。本发明可以克服表面不平整问题，使得光刻工艺得以顺利施行，且成本低。
Description
技术领域
本发明涉及一种改善图案化蓝宝石衬底良品率的方法，适用于半导体、LED、3C等领域蓝宝石衬底的加工制造。
背景技术
在以照明应用为主的蓝白光LED工艺上，基于性价比的考虑，九成以上的衬底采用蓝宝石材质；蓝宝石抛光平片可直接作为蓝白光LED衬底，也可以如图1所示，经过黄光微影制程以及蚀刻工艺，再清洗，将蓝宝石平片制作成图案化蓝宝石衬底(PSS，Patterned Sapphire Substrate)；LED厂将蓝宝石平片衬底以图案化蓝宝石衬底取代，可以有效提升LED颗粒成品发光效率两成以上，有效提升产品效能与竞争力；因此，蓝白光LED制作上，已有七成的份额转用图案化衬底取代平片，图案化衬底形成市场主流。
在大量的蓝宝石图案化衬底制作之下，因为平片加工或微影过程或蚀刻过程不良及稳定性因素等，导致了工艺完成时留下无法重工及出货的蓝宝石图案化衬底不良品。具体地说，衬底平片加工(切磨抛)后表面可能存在弯曲及不平整(warp and bow)问题，进行微影工艺时，将可能导致光阻涂覆不均匀导致显影后出现图型不良或失效问题；也可能因为表面起伏导致曝光不良或图型尺寸飘移等；以上种种均可能导致重工(rework)，或重工仍无法克服而影响良品率。以上情形都将直接影响成本与产出效率。
由于蓝宝石属于高成本素材，蓝宝石从平片到图案化完成也累积了可观的加工成本。如能将造成不良品相关原因，比如本案中所探讨的衬底平片加工(切磨抛)后表面弯曲及不平整(warp and bow)问题克服，将可有效提升良品率。当图案化蓝宝石衬底持续走向大尺寸时，整体加工的成本，困难度和良品率均更形严苛；大尺寸也意味衬底片厚度加厚,更强的刚性将导致微影设备衬底夹头(chuck)能辅助衬底平整的效果更形下降，提出一有效可行并适应各种不平整条件的解决方案是本发明的主要动机。
发明内容
本发明的目的在于提供一种改善图案化蓝宝石衬底良品率的方法，以克服表面不平整问题，使得光刻工艺得以顺利施行，且成本低。
为了达成上述目的，本发明的解决方案是：
一种改善图案化蓝宝石衬底良品率的方法，其步骤是：
第一步，在蓝宝石上进行多层阻挡层涂覆；
第二步，在阻挡层上进行黄光微影制程；
第三步，在阻挡层上进行多层阻挡层蚀刻；
第四步，在蓝宝石上进行蓝宝石蚀刻；
第五步，清洗。
第一步的多层阻挡层涂覆为三层结构，底层为有机底部抗反射涂层Organic BARC，中间层为含硅底部抗反射涂层Si-BARC，顶层为紫外光i-line 365nm光阻剂或光刻胶 i-line photoresist。
采用上述方案后，本发明利用多层阻挡层覆盖（multi layer resist coat，MLR coat）的采用来辅助图案化衬底片的微影工艺，并搭配适当的蚀刻流程，完成蓝宝石图案化工艺。在进行习用的黄光微影制程之前，先进行多层阻挡层的涂覆，此项技术的目的在于衬底表面存在弯曲，特别是局部不平整的条件之下，涂覆完成后使覆盖层顶端表面平整，可以顺利进行习用的黄光微影制程，执行传统的光阻涂覆、曝光显影等程序之后，干蚀刻工艺的第一道工序为多层阻挡层的蚀刻，将光罩图形经由光阻完整移转给多层阻挡层；接下来进行蓝宝石层非等向性蚀刻，将光罩图形移转给蓝宝石并形成符合规范的尺寸及高度。实用上，除顶层光阻以外，多层阻挡层覆盖无须进行曝光显影，特性上的要求及成本均远低于一般光阻剂。
附图说明
图1是现有技术的工艺流程图；
图2是本发明的工艺流程图；
图3是本发明的工艺示意图。
具体实施方式
如图2和图3所示，本发明揭示了一种改善图案化蓝宝石衬底良品率的方法，其步骤如下。
第一步，在蓝宝石上进行多层阻挡层涂覆；因为现有的蓝宝石衬底表面存在弯曲，特别是局部不平整，涂覆多层阻挡层完成后使覆盖层顶端表面平整，可以顺利进行习用的黄光微影制程。
多层阻挡层涂覆为三层结构，底层为一较厚层，可填平起伏的结构，为顶层光阻微影制程成效创造了条件，底层材料一般选用非光阻剂的含C、H、O聚合物，如有机底部抗反射涂层Organic BARC，并充当衬底蚀刻时移转图型的屏蔽；中间层较薄，一般选用材质为含硅的聚合物，如含硅底部抗反射涂层Si-BARC，此层目的在于充当硬质屏蔽(hard mask)，能将图型于蚀刻制程时完好转移给较厚的底层材料；顶层则为一般光阻剂，如紫外光i-line 365nm光阻剂或光刻胶 i-line photoresist。
第二步，在阻挡层上进行黄光微影制程。
黄光微影制程在于应用扫描步进机，将光罩上的图型，经由曝光显影等步骤，将图型移转到顶层的光阻层。
第三步，在阻挡层上进行多层阻挡层蚀刻，将光罩图形经由光阻完整移转给多层阻挡层。
此步骤对于第一步提到的三层结构，经由两阶段的蚀刻，将顶层光阻的图型依序移转给多层阻挡层；首先，第一阶段蚀刻先将图型由光阻层移转给中间层，再以中间层为屏蔽，将图型移转给底层。
第四步，在蓝宝石上进行蓝宝石蚀刻，将光罩图形移转给蓝宝石并形成符合规范的尺寸及高度。
以多层阻挡层的底层为屏蔽，进行蓝宝石蚀刻，将图型移转到衬底表面。
第五步，清洗，得到图案化蓝宝石。
本发明的关键点在于采用多层阻挡层技术来克服表面不平整问题，使得光刻工艺得以顺利施行但成本增加有限，成本低，在克服既存表面不平整条件，营造平整表层以辅助传统黄光微影制程方面，目前尚未发现其他可替代的技术。
Claims (2)
1.一种改善图案化蓝宝石衬底良品率的方法，其特征在于步骤是：
第一步，在蓝宝石上进行多层阻挡层涂覆；
第二步，在阻挡层上进行黄光微影制程；
第三步，在阻挡层上进行多层阻挡层蚀刻；
第四步，在蓝宝石上进行蓝宝石蚀刻；
第五步，清洗。
2.如权利要求1所述的一种改善图案化蓝宝石衬底良品率的方法，其特征在于：第一步的多层阻挡层涂覆为三层结构，底层为有机底部抗反射涂层Organic BARC，中间层为含硅底部抗反射涂层Si-BARC，顶层为紫外光i-line 365nm光阻剂或光刻胶 i-line photoresist。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102020215937A1 (de) | 2020-12-15 | 2022-06-15 | OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Verfahren zur herstellung eines substrats mit einer strukturierten oberfläche und substrat mit einer strukturierten oberfläche |
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2014
- 2014-10-14 CN CN201410540402.0A patent/CN104377285A/zh active Pending
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