CN108919614A - 图形化衬底的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种图形化衬底的方法,包括:在衬底的表面形成2.0~2.7μm厚的光刻掩膜;通过曝光机和光刻版对光刻掩膜进行曝光处理;将曝光处理后的衬底送入显影设备,对衬底表面喷淋负性显影液,然后使用有机冲洗剂冲洗衬底表面,旋干后送至热板烘烤,得到一次显影后的衬底;将一次显影后的衬底继续送入显影设备,对衬底表面喷淋负性显影液,然后使用有机冲洗剂冲洗衬底表面,旋干后送至热板烘烤,得到二次显影后的衬底。通过采用负性显影液进行两次显影,光刻图形的显影质量更好,能够有效提高光刻图形的分辨率,确保光刻图形尺寸的一致性,提高衬底图形化后的出光效率。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域,更具体地,涉及一种图形化衬底的方法。
背景技术
光刻技术是一种将特征图形转移到晶圆上的工艺,被广泛应用于半导体器件和集成电路行业。随着人类节能环保意识的不断增强,半导体照明取代白炽灯的趋势不可逆转,半导体照明行业持续发展壮大。蓝宝石衬底是半导体照明行业使用最广的衬底材料,而蓝宝石衬底图形化技术是目前主流的提高半导体照明器件出光效率的方法。
传统的蓝宝石衬底图形化技术主要包括:先采用光刻工艺在蓝宝石衬底表面形成特定的掩膜图形,再采用干法刻蚀技术对存在掩膜图形的衬底进行刻蚀,得到图形化的蓝宝石衬底。然而,这种图形化技术的控制难度大,经常会出现蓝宝石衬底的中间区域显影过度、边缘区域显影不彻底的情况,并且也很难使光刻图形的底部和拐角处完整显影,部分光刻图形显影后存在缺陷,导致图形化后的蓝宝石衬底在分辨率、图形一致性、光刻良品率等方面均不是很理想。
发明内容
有鉴于此,本发明提供了一种图形化衬底的方法,解决了现有技术中衬底图形化技术在分辨率、图形一致性、光刻良品率等方面不理想的问题。
为了解决上述技术问题,本发明提供的一种图形化衬底的方法,包括:
在衬底的表面形成2.0~2.7μm厚的光刻掩膜;
通过曝光机和光刻版对光刻掩膜进行曝光处理;
将曝光处理后的衬底送入显影设备,对衬底表面喷淋负性显影液,然后使用有机冲洗剂冲洗衬底表面,旋干后送至热板烘烤,得到一次显影后的衬底;其中,所述负性显影液在衬底表面的保留时间T1=30~40s;所述有机冲洗剂的冲洗时间M1=20~30s;所述热板的烘烤温度D1=100~110℃,烘烤时间N1=40~60s;
将一次显影后的衬底继续送入显影设备,对衬底表面喷淋负性显影液,然后使用有机冲洗剂冲洗衬底表面,旋干后送至热板烘烤,得到二次显影后的衬底;其中,所述负性显影液在衬底表面的保留时间T2=1.2T1;所述有机冲洗剂的冲洗时间M2=0.9M1;所述热板的烘烤温度D2=1.1D1,烘烤时间N2=0.8N1。
优选的,所述负性显影液包括乙醇、二甲苯和表面活性剂,其中,乙醇的质量占比为15~20%,二甲苯的质量占比为22~26%,表面活性剂的质量占比为3~6%。
优选的,所述表面活性剂为聚乙二醇、十二烷基硫酸钠、十八烷基硫酸钠中的至少一者。
优选的,所述有机冲洗剂为碳酸二甲酯、无水乙醇中的至少一者。
优选的,所述在衬底的表面形成2.0~2.7μm厚的光刻掩膜的步骤,具体为:
将正性光刻胶均匀涂布在衬底的表面,然后将衬底送至热板烘烤,烘烤温度为90~110℃,烘烤时间为60~120s,再将衬底送至23℃冷却盘冷却,冷却时间为30~45s。
优选的,所述正性光刻胶包括酚醛树脂、重氮奈醌磺酸酯和丙二醇甲醚醋酸酯。
优选的,所述通过曝光机和光刻版对光刻掩膜进行曝光处理的步骤,具体为:
设置曝光机的曝光焦距为-0.3~0.3μm、曝光时间为150~300mms,对光刻掩膜进行曝光处理,将光刻版上的图形转移到光刻掩膜上,然后将衬底送至热板烘烤,烘烤温度为100~120℃,烘烤时间为60~120s,再将衬底送至23℃冷却盘冷却,冷却时间为30~45s。
优选的,所述光刻版上的图形为多个尺寸相同的圆形,且所述圆形的直径为2.0~2.4μm。
优选的,所述将曝光处理后的衬底送入显影设备,对衬底表面喷淋负性显影液,然后使用有机冲洗剂冲洗衬底表面,旋干后送至热板烘烤,得到一次显影后的衬底的步骤之后,还包括:
将衬底送至23℃冷却盘冷却,冷却时间K1=20~30s。
优选的,所述将一次显影后的衬底继续送入显影设备,对衬底表面喷淋负性显影液,然后使用有机冲洗剂冲洗衬底表面,旋干后送至热板烘烤,得到二次显影后的衬底的步骤之后,还包括:
将衬底送至23℃冷却盘冷却,冷却时间K2=K1。
与现有技术相比,本发明提供的图形化衬底的方法,至少实现了如下的有益效果:
(1)采用负性显影液进行两次显影,光刻图形的显影质量更好,一方面,能够有效提高光刻图形的分辨率,确保光刻图形尺寸的一致性,提高光刻良品率;另一方面,也能有效提高衬底图形化后的出光效率,从而有利于提高利用该衬底制作出的半导体照明器件的出光效率。
(2)显影过程简单易控,有利于提高图形化衬底的工作效率,降低生产成本。
当然,实施本发明的任一产品必不特定需要同时达到以上所述的所有技术效果。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述,本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例,并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。
图1是本发明图形化衬底的方法的流程示意图;
图2-图4是图1所示方法相关步骤形成的结构的剖视图;
图5是对比实施例中图形化衬底的方法的流程示意图。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到:除非另外具体说明,否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的,决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论,但在适当情况下,所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有例子中,任何具体值应被解释为仅仅是示例性的,而不是作为限制。因此,示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
实施例1
请参考图1所示,本实施例提供一种图形化衬底的方法,包括:
在衬底的表面形成2.0~2.7μm厚的光刻掩膜;
通过曝光机和光刻版对光刻掩膜进行曝光处理;
将曝光处理后的衬底送入显影设备,对衬底表面喷淋负性显影液,然后使用有机冲洗剂冲洗衬底表面,旋干后送至热板烘烤,得到一次显影后的衬底;其中,负性显影液在衬底表面的保留时间T1=30~40s;有机冲洗剂的冲洗时间M1=20~30s;热板的烘烤温度D1=100~110℃,烘烤时间N1=40~60s;
将一次显影后的衬底继续送入显影设备,对衬底表面喷淋负性显影液,然后使用有机冲洗剂冲洗衬底表面,旋干后送至热板烘烤,得到二次显影后的衬底;其中,负性显影液在衬底表面的保留时间T2=1.2T1;有机冲洗剂的冲洗时间M2=0.9M1;热板的烘烤温度D2=1.1D1,烘烤时间N2=0.8N1。
本实施例采用负性显影液对曝光处理后的衬底依次进行一次显影和二次显影,并通过合理控制负性显影液在衬底表面的保留时间、有机冲洗剂的冲洗时间以及烘烤温度和烘烤时间,使得光刻图形的显影质量较传统的衬底图形化技术更好,一方面,能够有效提高光刻图形的分辨率,确保光刻图形尺寸的一致性,提高光刻良品率;另一方面,也能有效提高衬底图形化后的出光效率,从而有利于提高利用该衬底制作出的半导体照明器件的出光效率。
此外,两次显影操作过程简单易控,有利于提高图形化衬底的工作效率,降低生产成本。
实施例2
以下提供本发明图形化衬底的方法的应用实施例。
请结合参考图1、图2-图4所示,本实施例提供一种图形化衬底的方法,具体包括以下步骤:
步骤101、在衬底10的表面形成2.0~2.7μm厚的光刻掩膜20。
具体的,将正性光刻胶均匀涂布在衬底10的表面,然后将衬底10送至热板烘烤,烘烤温度为90~110℃,烘烤时间为60~120s,再将衬底10送至23℃冷却盘冷却,冷却时间为30~45s;
从而在衬底10的表面形成光刻掩膜20,该衬底10可以是蓝宝石衬底,或者也可以是其他材质的衬底,本实施例对此并不作具体限制。
其中,正性光刻胶包括酚醛树脂、重氮奈醌磺酸酯和丙二醇甲醚醋酸酯,曝光处理后具有很好的对比度,有利于提高光刻图像的分辨率。
步骤102、通过曝光机和光刻版30对光刻掩膜20进行曝光处理。
具体的,设置曝光机的曝光焦距为-0.3~0.3μm、曝光时间为150~300mms,对光刻掩膜20进行曝光处理,将光刻版30上的图形转移到光刻掩膜20上,然后将衬底送至热板烘烤,烘烤温度为100~120℃,烘烤时间为60~120s,再将衬底送至23℃冷却盘冷却,冷却时间为30~45s。
其中,光刻版30上的图形为多个尺寸相同的圆形31,且圆形31的直径为2.0~2.4μm,曝光时,圆形31区域透光,其他区域部透光,从而光刻掩膜20曝光后形成曝光区201和非曝光区202,通过对圆形31的直径以及曝光焦距和曝光时间条件的合理匹配,可以有效控制光刻图形尺寸的准确性和一致性。
步骤103、将曝光处理后的衬底送入显影设备,对衬底表面喷淋负性显影液,然后使用有机冲洗剂冲洗衬底表面,旋干后送至热板烘烤,得到一次显影后的衬底;其中,负性显影液在衬底表面的保留时间T1=30~40s;有机冲洗剂的冲洗时间M1=20~30s;热板的烘烤温度D1=100~110℃,烘烤时间N1=40~60s。
具体的,负性显影液包括乙醇、二甲苯和表面活性剂,其中,乙醇的质量占比为15~20%,二甲苯的质量占比为22~26%,表面活性剂的质量占比为3~6%;表面活性剂为聚乙二醇、十二烷基硫酸钠、十八烷基硫酸钠中的至少一者;有机冲洗剂为碳酸二甲酯、无水乙醇中的至少一者。
上述步骤103之后,还可以包括:将衬底送至23℃冷却盘冷却,冷却时间K1=20~30s,以提高显影的效率。
步骤104、将一次显影后的衬底继续送入显影设备,对衬底表面喷淋负性显影液,然后使用有机冲洗剂冲洗衬底表面,旋干后送至热板烘烤,得到二次显影后的衬底;其中,负性显影液在衬底表面的保留时间T2=1.2T1;有机冲洗剂的冲洗时间M2=0.9M1;热板的烘烤温度D2=1.1D1,烘烤时间N2=0.8N1。
上述步骤104之后,还可以包括:将衬底送至23℃冷却盘冷却,冷却时间K2=K1,以提高显影的效率。
光刻版30上的图形转移到光刻掩膜20后,通过该负性显影液进行两次显影处理,使得非曝光区202能够被显影洗去,而曝光区201则在显影后留下,得到光刻图形21,该光刻图形21具有较高的分辨率和均一性。
本实施例通过合理控制负性显影液在衬底表面的保留时间、有机冲洗剂的冲洗时间以及烘烤温度和烘烤时间,使得光刻图形的显影质量较传统的衬底图形化技术更好,一方面,能够有效提高光刻图形的分辨率,确保光刻图形尺寸的一致性,提高光刻良品率;另一方面,也能有效提高衬底图形化后的出光效率,从而有利于提高利用该衬底制作出的半导体照明器件的出光效率。
此外,两次显影操作过程简单易控,有利于提高图形化衬底的工作效率,降低生产成本。
实施例3
以下提供一种传统的图形化衬底的方法作为本发明的对比实施例,。
请参考图5所示,常规的图形化衬底的方法包括以下步骤:
步骤501、将正性光刻胶涂布在蓝宝石衬底表面,然后将其送至热板进行烘烤,烘烤温度为105℃,烘烤时间为60s,再将其送至23℃冷盘进行冷却,冷却时间为30s,从而在蓝宝石衬底表面形成膜层厚度为2.3μm的光刻掩膜;
步骤502、选择图形直径为2.0μm的光刻版,设置曝光焦距为-0.3~0.3μm、曝光时间为200ms,对光刻掩膜进行曝光处理,将光刻版上的特定图形转移到光刻掩膜上;然后将衬底送至热板进行烘烤,烘烤温度为110℃,烘烤时间为60s,再将衬底送至23℃冷盘进行冷却,冷却时间为30s;
步骤503、曝光处理后的衬底,对其表面喷淋负型显影液进行显影处理,显影液在衬底表面保留时间为66~88s,然后使用有机冲洗剂对衬底表面进行冲洗38~57s,旋干,将该衬底送至热板进行烘烤,烘烤温度为100~110℃,烘烤时间为72~108s,再将其送至23℃冷盘进行冷却,冷却时间为40~60s。
利用本发明方法制作2000片样品P,从中挑选10片样品P1~P10;利用传统方法制作2000片样品Q,从中任意挑选10片样品Q1~Q10;然后用SEM测量光刻图形尺寸,得到表1所示的光刻图形尺寸对比表。
表1光刻图形尺寸对比
从表1可以看出,本发明方法样品的光刻图形尺寸的标准偏差和一致性数值要远远小于传统方法(也即对比实施例)相对应的数值,可见,本发明方法能够提高光刻图形的尺寸一致性,且光刻良品率能达到92%,而传统方法的光刻良品率只有89%。
将2000片样品P、2000片样品Q分别经刻蚀后再生长外延层,并制作成芯片。具体的,将每片样品P制作成尺寸为254μm×686μm的芯片样品P’,将每片样品Q制作成尺寸为254μm×686μm的芯片样品Q’。
利用点测机对各芯片样品在正向150mA下测试发光功率(LOP)、在反向-5V下测试漏电流(IR)、在人体模式(HBM)2000V下测试抗静电能力(ESD通过率);并计算2000片芯片样品P’的LOP平均值、IR平均值、ESD通过率平均值,以及2000片芯片样品Q’的LOP平均值、IR平均值、ESD通过率平均值,得到表2所示的光电参数平均值对比表。
表2光电参数平均值对比
样品 | LOP平均值/mW | IR平均值/μA | ESD通过率平均值 |
2000片芯片样品P’ | 126.5 | 0.0108 | 94.5% |
2000片芯片样品Q’ | 118.4 | 0.0420 | 90.8% |
从表2可以看出,本发明方法提供的衬底样品所制作的芯片样品较传统方法提供的衬底样品所制作的芯片样品,发光功率和抗静电能力更高,漏电更小。其中,发光功率和抗静电能力更高的原因是本发明方法制作的图形衬底尺寸一致性好,出光率高,从而在外延层晶体材料质量较好的情况下,能够使LED芯片的发光效率得到有效提高。
通过上述各实施例可知,本发明提供的图形化衬底的方法,至少实现了如下的有益效果:
(1)采用负性显影液进行两次显影,光刻图形的显影质量更好,一方面,能够有效提高光刻图形的分辨率,确保光刻图形尺寸的一致性,提高光刻良品率;另一方面,也能有效提高衬底图形化后的出光效率,从而有利于提高利用该衬底制作出的半导体照明器件的出光效率。
(2)显影过程简单易控,有利于提高图形化衬底的工作效率,降低生产成本。
本领域内的技术人员应明白,本发明的实施例可提供为方法、装置或计算机程序产品。因此,本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且,本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明,但是本领域的技术人员应该理解,以上例子仅是为了进行说明,而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解,可在不脱离本发明的范围和精神的情况下,对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。
Claims (10)
1.一种图形化衬底的方法,其特征在于,包括:
在衬底的表面形成2.0~2.7μm厚的光刻掩膜;
通过曝光机和光刻版对光刻掩膜进行曝光处理;
将曝光处理后的衬底送入显影设备,对衬底表面喷淋负性显影液,然后使用有机冲洗剂冲洗衬底表面,旋干后送至热板烘烤,得到一次显影后的衬底;其中,所述负性显影液在衬底表面的保留时间T1=30~40s;所述有机冲洗剂的冲洗时间M1=20~30s;所述热板的烘烤温度D1=100~110℃,烘烤时间N1=40~60s;
将一次显影后的衬底继续送入显影设备,对衬底表面喷淋负性显影液,然后使用有机冲洗剂冲洗衬底表面,旋干后送至热板烘烤,得到二次显影后的衬底;其中,所述负性显影液在衬底表面的保留时间T2=1.2T1;所述有机冲洗剂的冲洗时间M2=0.9M1;所述热板的烘烤温度D2=1.1D1,烘烤时间N2=0.8N1。
2.根据权利要求1所述的图形化衬底的方法,其特征在于,
所述负性显影液包括乙醇、二甲苯和表面活性剂,其中,乙醇的质量占比为15~20%,二甲苯的质量占比为22~26%,表面活性剂的质量占比为3~6%。
3.根据权利要求2所述的图形化衬底的方法,其特征在于,
所述表面活性剂为聚乙二醇、十二烷基硫酸钠、十八烷基硫酸钠中的至少一者。
4.根据权利要求1所述的图形化衬底的方法,其特征在于,
所述有机冲洗剂为碳酸二甲酯、无水乙醇中的至少一者。
5.根据权利要求1所述的图形化衬底的方法,其特征在于,
所述在衬底的表面形成2.0~2.7μm厚的光刻掩膜的步骤,具体为:
将正性光刻胶均匀涂布在衬底的表面,然后将衬底送至热板烘烤,烘烤温度为90~110℃,烘烤时间为60~120s,再将衬底送至23℃冷却盘冷却,冷却时间为30~45s。
6.根据权利要求5所述的图形化衬底的方法,其特征在于,
所述正性光刻胶包括酚醛树脂、重氮奈醌磺酸酯和丙二醇甲醚醋酸酯。
7.根据权利要求1所述的图形化衬底的方法,其特征在于,
所述通过曝光机和光刻版对光刻掩膜进行曝光处理的步骤,具体为:
设置曝光机的曝光焦距为-0.3~0.3μm、曝光时间为150~300mms,对光刻掩膜进行曝光处理,将光刻版上的图形转移到光刻掩膜上,然后将衬底送至热板烘烤,烘烤温度为100~120℃,烘烤时间为60~120s,再将衬底送至23℃冷却盘冷却,冷却时间为30~45s。
8.根据权利要求1或7所述的图形化衬底的方法,其特征在于,
所述光刻版上的图形为多个尺寸相同的圆形,且所述圆形的直径为2.0~2.4μm。
9.根据权利要求1所述的图形化衬底的方法,其特征在于,
所述将曝光处理后的衬底送入显影设备,对衬底表面喷淋负性显影液,然后使用有机冲洗剂冲洗衬底表面,旋干后送至热板烘烤,得到一次显影后的衬底的步骤之后,还包括:
将衬底送至23℃冷却盘冷却,冷却时间K1=20~30s。
10.根据权利要求9所述的图形化衬底的方法,其特征在于,
所述将一次显影后的衬底继续送入显影设备,对衬底表面喷淋负性显影液,然后使用有机冲洗剂冲洗衬底表面,旋干后送至热板烘烤,得到二次显影后的衬底的步骤之后,还包括:
将衬底送至23℃冷却盘冷却,冷却时间K2=K1。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20181130 |
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