[發明專利]一種可圖形化的超薄硬化光刻膠介電薄膜

在審

• 申請號: 202110197000.5
• 申請日: 2021-02-22
• 公開（公告）號: CN113013022A
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發明（設計）人: 施毅;周旻旻;陳天鴻;孫華斌;王軍轉;王欣然;張榮;鄭有炓
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: H01L21/027
• 分類號: H01L21/027;G03F7/00;B82Y40/00;B82Y30/00
• 代理公司: 南京冠譽至恒知識產權代理有限公司 32426
• 代理人: 薛海霞

本發明涉及一種可圖形化的超薄硬化光刻膠介電薄膜。本發明首先采用旋涂法在襯底表面涂覆一層光刻膠，并接著利用紫外光刻對該光刻膠層進行圖形化，然后用氧等離子體處理樣品表面，使表層光刻膠中的酚醛樹脂發生交聯而硬化，形成一層僅有4至5納米厚的硬化光刻膠薄膜，之后將樣品浸泡在丙酮剝離溶劑中，未被硬化的光刻膠被溶劑溶解，而硬化光刻膠薄膜由于不溶于丙酮等有機溶劑則留在襯底上。為使硬化光刻膠薄膜繼承光刻膠的圖案，采用原位轉移方法：將從剝離溶劑中取出的樣品靜置在工作臺上，待溶劑完全自然揮發之后再用丙酮/異丙醇等有機溶劑對樣品進行清洗即可。本發明的超薄硬化光刻膠薄膜具有可圖形化、可重復堆疊、高均勻平整度等優點。

技術領域

本發明涉及光刻、低溫等離子體處理與有機介電材料領域，特別涉及一種可圖形化的超薄硬化光刻膠介電薄膜及其制備方法。

背景技術

有機電子器件在電子皮膚、可穿戴器件、生物體嵌入式器件以及可折疊顯示器等新興電子器件領域發揮著不可替代的作用，而介電材料是有機電子器件不可缺少的組成部分，與傳統無機介電材料相比，聚合物基有機介電材料具有更好的機械柔韌性和易加工型。同時，這些新興的電子器件為了降低功耗，在保證絕緣性能的基礎上，對介電材料厚度的要求越來越苛刻。

光刻膠作為一種聚合物基復合絕緣材料，擁有良好的機械性能和易圖形化的特點，在新型電子器件領域常常被用作介電材料，但由于其化學性質不夠穩定（易溶于有機溶劑），以及通過旋涂法獲得的光刻膠厚度往往過厚（ 0.3微米），從而導致電子器件的性能和復雜性均受到了限制。

發明內容

為了克服現有技術中存在的問題，本發明提供一種可圖形化的超薄硬化光刻膠介電薄膜及其制備方法，其利用紫外光刻實現圖形化，通過氧等離子體使得表層的光刻膠發生硬化，通過原位轉移方法將硬化光刻膠薄膜垂直轉移至襯底上。

為了實現上述目標，本發明采用如下的技術方案：一種可圖形化的超薄硬化光刻膠介電薄膜及其制備方法，包括如下步驟：

步驟1：采用旋涂法將光刻膠涂覆在襯底表面；

步驟2：利用紫外光刻工藝將襯底上的光刻膠涂層進行圖形化；

步驟3：使用氧等離子體對襯底表面進行全局刻蝕，使得表層的光刻膠發生硬化形成一層硬化光刻膠薄膜；

步驟4：將經過氧等離子體全局刻蝕的樣品浸泡在剝離溶劑中，通過原位轉移方法，將硬化光刻膠薄膜垂直轉移至襯底上。

步驟1在襯底表面涂覆光刻膠形成光刻膠涂層。步驟2得到具有圖形化光刻膠涂層的襯底。步驟3針對具有圖形化光刻膠涂層的襯底表面進行氧等離子體全局刻蝕，使光刻膠（光刻膠涂層）的表層硬化形成一層硬化光刻膠薄膜；步驟3實際為氧等離子體全局刻蝕步驟，得到經過氧等離子體全局刻蝕的樣品。

進一步地，步驟2具體過程為：前烘—0.35秒紫外曝光—后烘—30秒顯影液顯影。

進一步改進的是，步驟4中所述的原位轉移方法包括如下分步驟：

步驟41：將經過氧等離子體全局刻蝕的樣品放入剝離溶劑中約2個小時來溶解未硬化的光刻膠。

步驟42：從剝離溶劑中緩慢取出樣品并保持樣品表面被剝離溶劑完全浸潤，將樣品靜置在水平工作臺上5至10分鐘，讓樣品表面的殘余剝離溶劑自然揮發。

步驟43：待樣品表面的剝離溶劑完全揮發之后，將樣品依次浸入丙酮和異丙醇之中去除表面殘留有機物。

步驟44：從最后的異丙醇清洗溶劑中緩慢取出樣品并保持樣品表面被異丙醇完全浸潤，接著使用高壓氮氣槍將樣品表面的異丙醇快速吹干。