CN107920418A - 一种柔性基板制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种柔性基板制造方法，包括：在玻璃基板上涂布柔性基板，所述柔性基板具有第一厚度；在所述柔性基板上涂布平坦化材料；刻蚀所述平坦化材料和部分所述柔性基板，以使刻蚀后的所述柔性基板具有第二厚度，其中所述第二厚度小于所述第一厚度。本发明实施例用于改善柔性基板表面的凸起和凹陷，增加柔性基板表面平整度。

Description

一种柔性基板制造方法
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种柔性基板制造方法。
背景技术
PI(聚酰亚胺，Polyimide)是分子主链中含有酰亚胺基团的芳杂环高分子化合物，是一种性能优良的特种工程塑料，也是迄今为止耐热等级最高的高分子材料，其耐高温达400℃以上，长期使用温度范围-200～300℃，无明显熔点，可广泛应用于航空航天、机械、电子等高科技领域。由于PI的耐热性能优良，且具有良好的柔韧性和电绝缘性等，因此，作为功能材料，PI在微电子工业中，尤其在大规模和超大规模集成电路中得到了大量的应用。此外，由于PI的线膨胀系数与铜相近，与铜箔复合的粘接力强，可用作柔性印刷电路的基板。
目前，PI膜层的制备方法以涂布法为主，制备出的PI膜层含有一定量的杂质异物，表面的异物会形成颗粒，在PI膜层的涂布和后续烘烤以及清洗工艺等制程中，这些颗粒可能会被带走，也可能残留下来，容易在柔性基板的表面形成凸起或凹坑，如图1所示。这些凸起或凹坑会影响到柔性基板上后续膜层的沉积效果，甚至造成膜层脱落，使得电子器件显示不良。
发明内容
本发明提供一种柔性基板制造方法，用于改善柔性基板表面的凸起和凹陷，增加柔性基板表面平整度。
本发明提供的柔性基板制造方法，包括：
在玻璃基板上涂布柔性基板，所述柔性基板具有第一厚度；
在所述柔性基板上涂布平坦化材料；
刻蚀所述平坦化材料和部分所述柔性基板，以使刻蚀后的所述柔性基板具有第二厚度，其中所述第二厚度小于所述第一厚度。
可选的，所述刻蚀所述平坦化材料和所述柔性基板，包括：
利用氧等离子刻蚀方法刻蚀所述平坦化材料和所述柔性基板，所述平坦化材料的刻蚀率与所述柔性基板的刻蚀率之间的差值小于阈值。
可选的，所述在玻璃基板上涂布第一厚度的柔性基板之后，所述在所述柔性基板上涂布平坦化材料之前，还包括：
清洗所述柔性基板的表面。
可选的，所述平坦化材料的坚膜温度大于200℃。
可选的，所述平坦化材料为硅氧烷材料。
可选的，所述平坦化材料的坚膜温度小于或等于200℃；
所述刻蚀所述平坦化材料和所述柔性基板之后，还包括：
去除所述柔性基板上的平坦化材料。
可选的，所述平坦化材料为光阻材料。
可选的，所述柔性基板的材料为聚酰亚胺树脂。
可选的，所述第一厚度与所述设定的柔性基板的使用厚度的差值小于或等于2μm。
可选的，所述平坦化材料的厚度小于或等于5μm。
本发明实施例提供的柔性基板制造方法，在玻璃基板上涂布了第一厚度的柔性基板，第一厚度大于设定的柔性基板的使用厚度。也就是说，在涂布柔性基板至使用厚度的基础上，再增加一定厚度的柔性基板。在加厚的柔性基板上续涂布一层平坦化材料。这里的平坦化材料可以填补柔性基板表面的凹陷，降低柔性基板表面凸起的颗粒粒径。在此基础上刻蚀涂布的平坦化材料和一部分的柔性基板，直至刻蚀后柔性基板的厚度为第二厚度，即为设定的柔性基板的使用厚度。由于第二厚度小于第一厚度，故柔性基板在使用厚度的基础上增加的厚度为刻蚀过程中的牺牲层，在刻蚀的过程中，柔性基板表面的凸起跟随平台化材料和柔性基板的牺牲层均被刻蚀掉，同时，随着柔性基板牺牲层的刻蚀，柔性基板表面凹陷的深度也随着柔性基板的刻蚀而减小。因此本发明实施例可以改善柔性基板表面的凸起和凹陷，得到表面平整度得到改善的柔性基板。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术中柔性基板表面的示意图；
图2为本发明实施例提供的一种柔性基板制造方法的流程图；
图3a至图3c为本发明实施例提供的一种柔性基板制造方法各步骤的示意图；
图4a至图4d为本发明实施例提供的另一种柔性基板制造方法各步骤的示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部份实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
为了方便起见，以下说明中使用了特定的空间相对术语体系，并且这并不是限制性的。措词“左”、“右”、“上”和“下”表示在参照的附图中的方向。术语包括以上具体提及的措词、其衍生物以及类似引入的措词。“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述做出相应解释。
如图2所示，为本发明实施例提供的一种柔性基板制造方法，包括：
S201、在玻璃基板上涂布柔性基板，所述柔性基板具有第一厚度；
S202、在所述柔性基板上涂布平坦化材料；
S203、刻蚀所述平坦化材料和部分所述柔性基板，以使刻蚀后的所述柔性基板具有第二厚度，其中所述第二厚度小于所述第一厚度。
本发明实施例提供的柔性基板制造方法，在玻璃基板上涂布了第一厚度的柔性基板，第一厚度大于设定的柔性基板的使用厚度。也就是说，在涂布柔性基板至使用厚度的基础上，再增加一定厚度的柔性基板。在加厚的柔性基板上续涂布一层平坦化材料。这里的平坦化材料可以填补柔性基板表面的凹陷，降低柔性基板表面凸起的颗粒粒径。在此基础上刻蚀涂布的平坦化材料和一部分的柔性基板，直至刻蚀后柔性基板的厚度为第二厚度，即为设定的柔性基板的使用厚度。由于第二厚度小于第一厚度，故柔性基板在使用厚度的基础上增加的厚度为刻蚀过程中的牺牲层，在刻蚀的过程中，柔性基板表面的凸起跟随平台化材料和柔性基板的牺牲层均被刻蚀掉，同时，随着柔性基板牺牲层的刻蚀，柔性基板表面凹陷的深度也随着柔性基板的刻蚀而减小。因此本发明实施例可以改善柔性基板表面的凸起和凹陷，得到表面平整度得到改善的柔性基板。
上述柔性基板的第一厚度与第二厚度的差值小于或等于2μm，即柔性基板的牺牲层厚度小于或等于2μm。在柔性基板之上涂布的平坦化层厚度小于或等于5μm。平坦化材料的厚度可以将柔性基板表面的凸起异物覆盖，以达到刻蚀后增加柔性基板表面平整度的目的。
由于湿法刻蚀容易在柔性基板表面产生裂缝，本发明实施例利用干法刻蚀，步骤S203包括：
利用氧等离子刻蚀方法刻蚀所述平坦化材料和所述柔性基板，所述平坦化材料的刻蚀率与所述柔性基板的刻蚀率之间的差值小于阈值。
等离子体是一种全部或部分电力的气体状态物质，含有原子、分子、离子亚稳态和激发态，物质能量较高，易与其它物质起理化反应。氧等离子刻蚀是将氧气暴露在电子区域以激发形成氧等离子体，平坦化材料和柔性基板均为有机物，易与氧气反应。本发明实施例中的平坦化材料的刻蚀率与柔性基板的刻蚀率相近，两者差值小于阈值。因此，氧等离子体与平坦化材料产生化学反应，刻蚀掉一定厚度的平坦化材料，之后氧等离子体继续刻蚀柔性基板以及柔性基板表面凹陷处剩余的平坦化材料，直至将柔性基板刻蚀至设定的使用厚度。由于柔性基板表面的异物颗粒的材质与柔性基板的材质相近，两者在氧等离子刻蚀下的刻蚀率也相近。因此，通过氧等离子刻蚀，可以将柔性基板表面的异物颗粒刻蚀掉，增加了柔性基板表面的平整度。
本发明实施例中，柔性基板的材料为聚酰亚胺树脂。因此，选用的平坦化材料在氧等离子刻蚀下的刻蚀率与聚酰亚胺树脂的刻蚀率相近。
将大部分平坦化材料刻蚀掉之后，柔性基板表面的凹陷处剩余下来的小部分平坦化材料可以选择是否去除。由于本发明实施例中，柔性基板制作完成后，需要在其上继续制备后续的膜层。因此，若不去除剩余的平坦化材料，该平坦化材料需要具有良好的耐热性能。即这种情况下，平坦化材料的坚膜温度大于200℃。这样，在形成后续膜层时，剩余的平坦化材料不会影响制备过程和膜层性能，同时，剩余的平坦化材料可以填充柔性基板表面的凹陷，相较于完全将平坦化材料去除，进一步增加了柔性基板表面的平整度。例如，这种情况下的平坦化材料可以为硅氧烷材料。
耐高温的平坦化材料可以更好的改善柔性基板表面的平整度，但其制备工艺复杂，成本较高。因此，本发明实施例中，也可以选用不耐高温的平坦化材料，即平坦化材料的坚膜温度小于或等于200℃。若选用不耐高温的平坦化材料，则步骤S203之后，还包括：去除所述柔性基板上的平坦化材料，即去除柔性基板表面剩余的平坦化材料，这些剩余的平坦化材料大多位于柔性基板表面的凹陷处。这种情况下，虽然柔性基板表面的凹陷处未用平坦化材料填充，但柔性基板表面的凸起颗粒已被降低粒径，因此，也在一定程度上改善了柔性基板表面的平整度。且不耐高温的平坦化材料造价较低，选择通用黄光工艺中的光阻材料即可，相较于耐高温的平坦化材料，节省了制作成本。
此外，本发明实施例中，在步骤S201之后，步骤S202之前，还包括：
清洗所述柔性基板的表面。
现有技术中的对柔性基板表面的清洗主要有机械清洗、化学清洗、电解清洗等，可以根据需要选择适合的方式清洗柔性基板表面，可以直接去除柔性基板表面的部分杂质，增加平坦化材料与柔性基板的贴合度，提高了刻蚀的效率和效果。
为了更清楚地理解本发明，下面以具体的实施例对上述流程进行详细描述，本发明一种具体的实施例包括：
如图3a所示，清洗玻璃基板31之后，在玻璃基板31上涂布厚度为d1的PI膜层32，PI膜层32的表面存在凸起的颗粒状异物321和凹陷。
PI膜层32在有机物残留较多的表面容易扩散不均，这里对玻璃基板进行清洗是为了去除玻璃基板表面的有机物，在玻璃基板的表面形成均匀的PI膜层32。通常使用洗剂清洗玻璃基板表面，采用EUV(极度紫外线，Extreme Ultraviolet Lithography)和APplasma(大气压等离子体)来去除有机物，改善PI膜层32的涂布效果。在清洗后的玻璃基板31表面涂布PI溶液，并固化PI溶液，形成PI膜层32。在本步骤中，固化PI溶液形成PI膜层32的过程中，可以根据实际情况选择热固化或化学反应固化的方式固化PI溶液以形成PI膜层32。本步骤所形成的PI膜层32的厚度为d1，大于最终需要的柔性基板厚度为d2，且d1-d2＝2μm。
如图3b所示，将PI膜层32清洗后涂布一层硅氧烷材料33。硅氧烷材料33在氧等离子体中的刻蚀率与PI在氧等离子体中的刻蚀率相近，且硅氧烷材料33可以耐受350℃以上的高温。本步骤中硅氧烷材料33涂布的厚度为5μm。
如图3c所示，利用氧等离子体(O2Plasma)刻蚀硅氧烷材料33和PI膜层32，通过调控刻蚀时间来控制刻蚀的厚度，刻蚀的厚度为硅氧烷材料33的厚度5μm加上2μm，一共是7μm。本步骤结束后，PI膜层32即为柔性基板，其表面的颗粒状异物321的粒径增大，凹陷被剩余的硅氧烷材料33填充，平整化程度得到改善。最后，清洗PI膜层32表面，以备后续膜层的制备。
本发明另一种具体的实施例包括：
如图4a所示，清洗玻璃基板31之后，在玻璃基板31上涂布厚度为d1的PI膜层32，PI膜层32的表面存在凸起的颗粒状异物321和凹陷。
PI膜层32在有机物残留较多的表面容易扩散不均，这里对玻璃基板进行清洗是为了去除玻璃基板表面的有机物，在玻璃基板的表面形成均匀的PI膜层32。通常使用洗剂清洗玻璃基板表面，采用EUV(极度紫外线，Extreme Ultraviolet Lithography)和APplasma(大气压等离子体)来去除有机物，改善PI膜层32的涂布效果。在清洗后的玻璃基板31表面涂布PI溶液，并固化PI溶液，形成PI膜层32。在本步骤中，固化PI溶液形成PI膜层32的过程中，可以根据实际情况选择热固化或化学反应固化的方式固化PI溶液以形成PI膜层32。本步骤所形成的PI膜层32的厚度为d1，大于最终需要的柔性基板厚度为d2，且d1-d2＝2μm。
如图4b所示，将PI膜层32清洗后涂布一层光阻材料43。光阻材料43在氧等离子体中的刻蚀率与PI在氧等离子体中的刻蚀率相近，该光阻材料43不耐受高温，其坚膜温度约在135℃左右，相较于硅氧烷材料33，光阻材料43的成本较低。本步骤中光阻材料43涂布的厚度为5μm。
如图4c所示，利用氧等离子体(O2Plasma)刻蚀光阻材料43和PI膜层32，通过调控刻蚀时间来控制刻蚀的厚度，刻蚀的厚度为光阻材料43的厚度5μm加上2μm，一共是7μm。
如图4d所示，利用剥离(stripper)工艺，去除PI膜层32表面剩余的光阻材料43。本步骤结束后，PI膜层32即为柔性基板，其表面的颗粒状异物321的粒径增大，平整化程度得到改善。最后，清洗PI膜层32表面，以备后续膜层的制备。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种柔性基板制造方法，其特征在于，包括：
在玻璃基板上涂布柔性基板，所述柔性基板具有第一厚度；
在所述柔性基板上涂布平坦化材料；
刻蚀所述平坦化材料和部分所述柔性基板，以使刻蚀后的所述柔性基板具有第二厚度，其中所述第二厚度小于所述第一厚度。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述刻蚀所述平坦化材料和所述柔性基板，包括：
利用氧等离子刻蚀方法刻蚀所述平坦化材料和所述柔性基板，所述平坦化材料的刻蚀率与所述柔性基板的刻蚀率之间的差值小于阈值。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在玻璃基板上涂布第一厚度的柔性基板之后，所述在所述柔性基板上涂布平坦化材料之前，还包括：
清洗所述柔性基板的表面。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述平坦化材料的坚膜温度大于200℃。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述平坦化材料为硅氧烷材料。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述平坦化材料的坚膜温度小于或等于200℃；
所述刻蚀所述平坦化材料和所述柔性基板之后，还包括：
去除所述柔性基板上的平坦化材料。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述平坦化材料为光阻材料。
8.如权利要求1至7任一所述的方法，其特征在于，所述柔性基板的材料为聚酰亚胺树脂。
9.如权利要求1至7任一所述的方法，其特征在于，所述第一厚度与所述设定的柔性基板的使用厚度的差值小于或等于2μm。
10.如权利要求1至7任一所述的方法，其特征在于，所述平坦化材料的厚度小于或等于5μm。
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