[發明專利]一種基于納米壓印技術制備圖形化藍寶石襯底的方法

有效

• 申請號: 201610051094.4
• 申請日: 2016-01-26
• 公開（公告）號: CN105514228B
• 公開（公告）日: 2018-11-09
• 發明（設計）人: 陳少強;翁國恩;胡小波;涂亮亮;魏明德
• 申請（專利權）人: 華東師范大學;徐州同鑫光電科技股份有限公司
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00;H01L33/20;G03F7/00
• 代理公司: 上海麥其知識產權代理事務所(普通合伙) 31257
• 代理人: 董紅曼

1.一種聚二甲基硅氧烷模板的制備方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

1)選取潔凈的表面拋光的硅片基底，在其表面蒸發或濺射一層高純度金屬鋁膜；

2)以所述硅片基底為陽極，石墨為陰極對金屬鋁膜進行一次陽極氧化反應，并去除氧化層，得到規則有序的氧化鋁淺坑；采用電化學腐蝕的方式形成規則有序的氧化鋁淺坑，所述一次陽極氧化反應所用的電解液為草酸、磷酸、硌酸或其任意兩種的混合液；所述電化學腐蝕的時間為1～2h；所述一次陽極氧化反應后，使用鉻酸和磷酸的混合溶液來去除所述氧化層；其中，所述鉻酸和磷酸的濃度分別為5wt％、1.5wt％；

3)以所述硅片基底為陽極，石墨為陰極對金屬鋁膜進行二次陽極氧化反應，直至將所述金屬鋁膜全部氧化，得到規則有序的多孔陽極氧化鋁；采用電化學腐蝕的方式形成規則有序的多孔陽極氧化鋁，所述二次陽極氧化反應所用的電解液為草酸、磷酸、硌酸或其任意兩種的混合液；所述電化學腐蝕的時間為2～4h；

4)以步驟3)所述的多孔陽極氧化鋁為掩模對硅片基底進行干法刻蝕，將圖形轉移到硅片基底上，然后去除所述的多孔陽極氧化鋁掩模，得到規則有序的多孔硅基底；

5)對步驟4)所述的多孔硅基底進行氟化防粘處理，然后以其作為母板，在其表面填充聚二甲基硅氧烷材料并加溫固化、脫模，得到所述聚二甲基硅氧烷模板。

2.一種基于納米壓印技術制備圖形化藍寶石襯底的方法，其特征在于，包含以下步驟：

1)選取潔凈的表面拋光的硅片基底，在其表面制備一層高純度金屬鋁膜；

2)以所述硅片基底為陽極，石墨為陰極對金屬鋁膜進行一次陽極氧化反應，并去除氧化層，得到規則有序的氧化鋁淺坑；采用電化學腐蝕的方式形成規則有序的氧化鋁淺坑，所述一次陽極氧化反應所用的電解液為草酸、磷酸、硌酸或其任意兩種的混合液；所述電化學腐蝕的時間為1～2h；所述一次陽極氧化反應后，使用鉻酸和磷酸的混合溶液來去除所述氧化層；其中，所述鉻酸和磷酸的濃度分別為5wt％、1.5wt％；

3)以所述硅片基底為陽極，石墨為陰極對金屬鋁膜進行二次陽極氧化反應，直至將所述金屬鋁膜全部氧化，得到規則有序的多孔陽極氧化鋁；采用電化學腐蝕的方式形成規則有序的多孔陽極氧化鋁，所述二次陽極氧化反應所用的電解液為草酸、磷酸、硌酸或其任意兩種的混合液；所述電化學腐蝕的時間為2～4h；

4)以步驟3)所述的多孔陽極氧化鋁為掩模對硅片基底進行干法刻蝕，將圖形轉移到硅片基底上，然后去除所述的多孔陽極氧化鋁掩模，得到規則有序的多孔硅基底；

5)對步驟4)所述的多孔硅基底進行氟化防粘處理，然后以其作為母板，在其表面填充聚二甲基硅氧烷材料并加溫固化、脫模，得到聚二甲基硅氧烷模板；

6)選取潔凈的藍寶石襯底，在其表面旋涂紫外納米壓印用的抗蝕劑，利用聚二甲基硅氧烷進行紫外壓印、脫模，得到圖形化的抗蝕劑掩模；

7)對步驟6)所述的圖形化的抗蝕劑掩模進行RIE刻蝕，直至露出藍寶石襯底，得到具有圖形化抗蝕劑掩模的藍寶石襯底；

8)對步驟7)所述的具有圖形化抗蝕劑掩模的藍寶石襯底進行刻蝕，然后去除殘余的抗蝕劑掩模，并清洗藍寶石襯底，制備得到圖形化的藍寶石襯底。

3.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步驟1)中，高純度金屬鋁膜可以采用電子束蒸發、磁控濺射等方法來制備；蒸發或濺射用的金屬鋁膜純度需達99.99％以上。

4.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步驟4)中，干法刻蝕包括感應耦合等離子刻蝕、反應離子刻蝕；所述去除多孔陽極氧化鋁掩膜的方法是使用熱的堿性溶液來腐蝕去除。

5.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步驟5)中，所述對多孔硅基底進行氟化防粘處理的方法是在多孔硅基底表面噴涂或沉積一層含氟聚合物或表面活性劑來降低其表面能；在多孔硅基底表面填充的聚二甲基硅氧烷材料后，加溫固化過程是在真空環境中進行的，在多孔硅基底一側進行加溫，直至聚合物材料受熱完全固化。

6.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，在步驟6)中，壓印過程中紫外燈從聚合物模板一側進行垂直照射，抗蝕劑經紫外曝光后固化定型。