CN102747319A - 柔性掩模板的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种柔性掩模板的制备方法，包括：在衬底上生长SiO2层；在SiO2层上沉积聚合物层；在聚合物层上形成镂空掩模图形；将包含形成镂空掩模图形的聚合物层的衬底浸入氢氟酸与氟化氨的混合溶液，SiO2层与该混合溶液反应，使形成镂空掩模图形的聚合物层从衬底上剥离下来，形成柔性掩模板。本发明的方法对掩模板无损伤，且简单易行。
Description
技术领域
本发明涉及半导体行业微加工技术领域，尤其涉及一种柔性掩模板的制备方法。
背景技术
有机薄膜晶体管具有封装简单、可与柔性衬底兼容以及可在室温或接近室温的条件下处理等优点，近年来其在低成本、大面积如环形振荡器的逻辑门、有机显示器的有源驱动电路、有机传感器、存储器、有机太阳能电池、电子书或电子纸、射频识别标签、机器人皮肤的等方面的应用引起了人们极大的兴趣。
由于有机半导体材料与无机半导体材料的差异性，柔性有机薄膜晶体管的有源层和金属电极层图形不能采用传统的光刻方法形成，而是一般使用镂空的掩模板，通过蒸镀的方法形成。目前用于制备有机薄膜晶体管的掩模普遍为利用激光切割的方式制作的金属钼材料的硬模板，这种硬模板无法与今后大批量生产有机半导体器件的roll-to-roll工艺相兼容，而且此种硬模板的缺点在于形成的最小线宽只能到数十微米。
发明内容
(一)要解决的技术问题
为解决上述的一个或多个问题，本发明提供了一种柔性掩模板的制备方法，以提供一种新的、易于执行的、高精度的柔性掩模板。
(二)技术方案
根据本发明的一个方面，提供了一种柔性掩模板的制备方法，包括：在衬底上生长SiO2层；在SiO2层上沉积聚合物层；在聚合物层上形成镂空掩模图形；将包含形成镂空掩模图形的聚合物层的衬底浸入氢氟酸与氟化氨的混合溶液，SiO2层与该混合溶液反应，使形成镂空掩模图形的聚合物层从衬底上剥离下来，形成柔性掩模板。
(三)有益效果
从上述技术方案可以看出，本发明柔性掩模板制备方法具有以下有益效果：
(1)本发明中，镂空掩模图形从衬底剥离的方式采用溶液法，即将包含形成镂空掩模图形的衬底浸入氢氟酸与氟化氨的混合溶液，使SiO2层与该混合溶液反应，使镂空掩模图形层从衬底上剥离下来，形成掩模，这种方法对掩模板无损伤，且简单易行；
(2)本发明所提出的柔性掩模板的制备方法中图形是采用纳米压印的方法形成，相对于目前利用激光切割的方式形成图形的方法来说精度更高；
(3)本发明中，镂空掩模板材料采用的是聚合物，具有柔性可卷曲的优点，因此能与将来大批量生产有机半导体器件的roll-to-roll工艺相兼容。
附图说明
图1为本发明实施例柔性掩模板制备方法的流程图；
图2-图7为本发明实施例柔性掩模板的制备方法中执行各步骤后的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
需要说明的是，在附图或说明书描述中，相似或相同的部分都使用相同的图号。且在附图中，以简化或是方便标示。再者，附图中未绘示或描述的实现方式，为所属技术领域中普通技术人员所知的形式。另外，虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但应了解，参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应的值。
在本发明的一个示例性实施例中，提供了一种柔性掩模板的制备方法。图1为本发明实施例柔性掩模板制备方法的流程图。如图1所示，本
实施例包括：
步骤S102，在衬底上生长SiO2层；
步骤S104，在SiO2层上沉积聚合物层；
步骤S106，在聚合物层上形成镂空掩模图形；
步骤S108，将包含形成镂空掩模图形的聚合物层的衬底浸入氢氟酸与氟化氨的混合溶液，SiO2层与该混合溶液反应，使形成镂空掩模图形的聚合物层从衬底上剥离下来，形成柔性掩模板。
本实施例中，在上述步骤S106中，在聚合物层上形成镂空掩模图形的方式可以为光刻法、等离子体刻蚀法等，但考虑到柔性掩模板的制备效率，优选采用纳米压印方法在聚合物层上形成图形。但是，在采用上述方法形成掩模图形时，通常该掩模图形并不会贯穿整个聚合物层，此时，就需要采用其他刻蚀方式去除掩模图形区域内残余的聚合物材料，直至聚合物层贯穿。此处，其他刻蚀方式可以为反应离子刻蚀或等离子体轰击的方法。
本实施例中，衬底可以为硅片，还可以是GaAs、Si4N3、ITO(氧化铟锡)等。而SiO2层可以通过热氧化、PECVD(等离子增强化学气相沉积)、电子束蒸发等方式得到，SiO2层厚度为100nm-500nm。聚合物层可以是PS(聚苯乙烯)、PI(聚酰亚胺)、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、PC(聚碳酸酯)等热塑型纳米压印光刻胶，聚合物层厚度50μm～500μm。
本实施例，氢氟酸与氟化氨的混合溶液中，氢氟酸浓度为5wt％～20wt％，氟化氨浓度为5wt％～15％，浸泡时间为10s～30s。
本发明所提出的柔性掩模板的制备方法相对于目前利用激光切割的方式形成的金属钼掩模的方法来说具有易于执行、高精度、柔性可卷曲且能与将来大批量生产有机半导体器件的roll-to-roll制程相兼容的优点。
本发明的发明人利用上述方法制备了多种柔性掩模基板，均取得了成功，以下给出具体的三种柔性掩模板的制备过程。
第一种柔性掩模板的制备流程包括：
步骤1：在Si衬底上热氧化一层SiO2，厚度为100nm，如图2所示；
步骤2：然后在其上旋涂上一层PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)薄膜，厚度为：50μm，如图3所示；
步骤3，采用纳米压印的方法使Si/SiO2衬底上PMMA层形成图形，压印参数为：温度：100℃，压力：20bar，如图4所示；
步骤4：用反应离子刻蚀或氧等离子体轰击Si/SiO2衬底表面的PMMA聚合物层去除压印区域残余的聚合物，如图5所示；
步骤5：将去除残余的聚合物后的Si/SiO2+PMMA掩模层进浸入氢氟酸与氟化氨的混合溶液中，使聚合物掩模从Si/SiO2衬底表面剥离，形成柔性掩模层，氢氟酸浓度为5wt％，氟化氨浓度为5wt％，浸泡时间为30s，如图6所示；
步骤6：将镂空掩模图形的PMMA层从衬底上剥离下来，形成柔性掩模板，如图7所示。
第二种柔性掩模板的制备流程包括(同样参照图1至图6)：
步骤1：在Si衬底上采用PECVD(等离子增强化学气相沉积)方法生长一层SiO2，厚度为300nm；
步骤2：在SiO2层上旋涂上一层PS(聚苯乙烯)薄膜，厚度为100μm；
步骤3：采用纳米压印的方法使Si/SiO2衬底上PS层形成图形，压印参数为：温度：150℃，压力：100bar；
步骤4：用反应离子刻蚀或氧等离子体轰击Si/SiO2衬底表面的PS聚合物层去除压印区域残余的聚合物；
步骤5：将去除残余的聚合物后的Si/SiO2+PS掩模层进浸入氢氟酸与氟化氨的混合溶液中，使聚合物掩模从Si/SiO2衬底表面剥离，形成柔性掩模层，氢氟酸浓度为15wt％，氟化氨浓度为10wt％，浸泡时间为20s。
步骤6：将镂空掩模图形的PS层从衬底上剥离下来，形成柔性掩模板。
第三种柔性掩模板的制备流程包括(同样参照图1至图6)：
步骤1：在Si衬底上采用电子束蒸发蒸镀一层SiO2，厚度为500nm；
步骤2：在其上旋涂上一层PC(聚碳酸酯)薄膜，厚度为500μm；
步骤3：采用纳米压印的方法使Si/SiO2衬底上PC层形成图形，压印参数为：温度：100℃～200℃，压力：20bar～120bar；
步骤4：用反应离子刻蚀或等离子体轰击Si/SiO2衬底表面的PC聚合物层去除压印区域残余的聚合物；
步骤5：将去除残余的聚合物后的Si/SiO2+PC掩模层进浸入氢氟酸与氟化氨的混合溶液中，使聚合物掩模从Si/SiO2衬底表面剥离，形成柔性掩模层，氢氟酸浓度为20wt％，氟化氨浓度为15％，浸泡时间为10s。
步骤6：将镂空掩模图形的PC层从衬底上剥离下来，形成柔性掩模板。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种柔性掩模板的制备方法，包括：
在衬底上生长SiO2层；
在所述SiO2层上沉积聚合物层；
在所述聚合物层上形成镂空掩模图形；
将包含形成镂空掩模图形的聚合物层的衬底浸入氢氟酸与氟化氨的混合溶液，所述SiO2层与该混合溶液反应，使形成镂空掩模图形的聚合物层从所述衬底上剥离下来，形成柔性掩模板。
2.根据权利要求1所述的柔性掩模板制备方法，其中，采用以下方式其中之一在聚合物层上形成镂空掩模图形：光刻法、等离子体刻蚀法和/或纳米压印法。
3.根据权利要求2所述的柔性掩模板制备方法，所述在聚合物层上形成镂空掩模图形的步骤包括：
采用纳米压印法在聚合物层上形成掩模图形；
采用光刻法或等离子刻蚀法去除掩模图形区域内残余的聚合物材料，直至聚合物层贯穿。
4.根据权利要求1所述的柔性掩模板制备方法，其中，所述聚合物层为热塑型纳米压印光刻胶。
5.根据权利要求4所述的柔性掩模板制备方法，其中，所述聚合物热塑型纳米压印光刻胶选自于以下材料其中之一：
聚苯乙烯、聚酰亚胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯。
6.根据权利要求4所述的柔性掩模板制备方法，其中，所述聚合物热塑型纳米压印光刻胶的厚度介于50μm至500μm之间。
7.根据权利要求1所述的柔性掩模板制备方法，其中，所述SiO2层厚度介于100nm至500nm之间。
8.根据权利要求7所述的柔性掩模板制备方法，其中，所述将包含形成镂空掩模图形的聚合物层的衬底浸入氢氟酸与氟化氨的混合溶液步骤的工艺参数为：氢氟酸浓度为5wt％～20wt％，氟化氨浓度为5wt％～15％，浸泡时间为10s～30s。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的柔性掩模板制备方法，其中，采用以下方式其中之一在衬底上生长SiO2层：热氧化、PECVD和电子束蒸发。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的柔性掩模板制备方法，其中，所述衬底为以下材料其中之一：硅片、GaAs、Si4N3和ITO。
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