[发明专利]一种可图形化的超薄硬化光刻胶介电薄膜

说明书

本发明涉及一种可图形化的超薄硬化光刻胶介电薄膜。本发明首先采用旋涂法在衬底表面涂覆一层光刻胶，并接着利用紫外光刻对该光刻胶层进行图形化，然后用氧等离子体处理样品表面，使表层光刻胶中的酚醛树脂发生交联而硬化，形成一层仅有4至5纳米厚的硬化光刻胶薄膜，之后将样品浸泡在丙酮剥离溶剂中，未被硬化的光刻胶被溶剂溶解，而硬化光刻胶薄膜由于不溶于丙酮等有机溶剂则留在衬底上。为使硬化光刻胶薄膜继承光刻胶的图案，采用原位转移方法：将从剥离溶剂中取出的样品静置在工作台上，待溶剂完全自然挥发之后再用丙酮/异丙醇等有机溶剂对样品进行清洗即可。本发明的超薄硬化光刻胶薄膜具有可图形化、可重复堆叠、高均匀平整度等优点。

技术领域

本发明涉及光刻、低温等离子体处理与有机介电材料领域，特别涉及一种可图形化的超薄硬化光刻胶介电薄膜及其制备方法。

背景技术

有机电子器件在电子皮肤、可穿戴器件、生物体嵌入式器件以及可折叠显示器等新兴电子器件领域发挥着不可替代的作用，而介电材料是有机电子器件不可缺少的组成部分，与传统无机介电材料相比，聚合物基有机介电材料具有更好的机械柔韧性和易加工型。同时，这些新兴的电子器件为了降低功耗，在保证绝缘性能的基础上，对介电材料厚度的要求越来越苛刻。

光刻胶作为一种聚合物基复合绝缘材料，拥有良好的机械性能和易图形化的特点，在新型电子器件领域常常被用作介电材料，但由于其化学性质不够稳定（易溶于有机溶剂），以及通过旋涂法获得的光刻胶厚度往往过厚（ 0.3微米），从而导致电子器件的性能和复杂性均受到了限制。

发明内容

为了克服现有技术中存在的问题，本发明提供一种可图形化的超薄硬化光刻胶介电薄膜及其制备方法，其利用紫外光刻实现图形化，通过氧等离子体使得表层的光刻胶发生硬化，通过原位转移方法将硬化光刻胶薄膜垂直转移至衬底上。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：一种可图形化的超薄硬化光刻胶介电薄膜及其制备方法，包括如下步骤：

步骤1：采用旋涂法将光刻胶涂覆在衬底表面；

步骤2：利用紫外光刻工艺将衬底上的光刻胶涂层进行图形化；

步骤3：使用氧等离子体对衬底表面进行全局刻蚀，使得表层的光刻胶发生硬化形成一层硬化光刻胶薄膜；

步骤4：将经过氧等离子体全局刻蚀的样品浸泡在剥离溶剂中，通过原位转移方法，将硬化光刻胶薄膜垂直转移至衬底上。

步骤1在衬底表面涂覆光刻胶形成光刻胶涂层。步骤2得到具有图形化光刻胶涂层的衬底。步骤3针对具有图形化光刻胶涂层的衬底表面进行氧等离子体全局刻蚀，使光刻胶（光刻胶涂层）的表层硬化形成一层硬化光刻胶薄膜；步骤3实际为氧等离子体全局刻蚀步骤，得到经过氧等离子体全局刻蚀的样品。

进一步地，步骤2具体过程为：前烘—0.35秒紫外曝光—后烘—30秒显影液显影。

进一步改进的是，步骤4中所述的原位转移方法包括如下分步骤：

步骤41：将经过氧等离子体全局刻蚀的样品放入剥离溶剂中约2个小时来溶解未硬化的光刻胶。

步骤42：从剥离溶剂中缓慢取出样品并保持样品表面被剥离溶剂完全浸润，将样品静置在水平工作台上5至10分钟，让样品表面的残余剥离溶剂自然挥发。

步骤43：待样品表面的剥离溶剂完全挥发之后，将样品依次浸入丙酮和异丙醇之中去除表面残留有机物。

步骤44：从最后的异丙醇清洗溶剂中缓慢取出样品并保持样品表面被异丙醇完全浸润，接着使用高压氮气枪将样品表面的异丙醇快速吹干。