专利名称：一种采用微转移图案化图形作为掩模板的光刻图案化方法
技术领域：
本发明属于一种光刻图案化方法，特别是一种采用微转移图案化图形作为掩模板的光刻图案化方法。
背景技术：
在电子工业加工中，光刻图案化技术是一种成熟的微图案加工方法。随着有机电子技术的发展，光刻图案化技术也应用到有机电子领域。在电子器件的光刻图案化加工过程中，为了保证最后得到图形的质量，需要得到边缘整齐直立且与光刻掩模板图形尺寸偏差小的光刻胶微结构，这样才能保证采用光刻图形传递得到的剥离或者刻蚀图形的精度。在有机发光矩阵显示中，甚至要求光刻得到的光刻胶图形侧壁向内凹陷，以用作有机发光层和电极层的分隔器。
已有技术一般采用接触式曝光、多层光刻胶结构、选择特定光刻胶并配合特定加工工艺等方法对以上的问题进行解决。公开号为CN 1746772A的中国专利提供了一种采用光刻加化学方法后处理制作T型结构光刻胶图形的方法。但是光刻过程需要严格控制各项加工参数，例如曝光时间、显影时间等。条件的偏差会对光刻图形的质量产生很大的影响，例如光刻图形和掩模板图形的尺寸偏差，光刻图形侧壁倾斜角大等，从而使由光刻胶图形传递得到的最终图形与光刻掩模板的图形尺寸之间产生偏差，另外也可能造成图形边缘不整齐等现象。另外需要用光刻得到具有倒梯形结构或者T型结构的光刻图形，要选用多层结构或者负性光刻胶进行加工。多层结构一般加工过程复杂，要对不同的层分别进行图案化加工；而负性光刻胶虽然加工工艺相对多层结构简单，但是存在着图案化精度低的缺点。
发明内容
本发明的目的是提供一种采用微转移图案化图形作为掩模板的光刻图案化方法。该方法加工的得到的微图案可以保证在曝光时间和显影时间超过最佳时间的条件下仍然可以得到与掩模板尺寸相符的光刻图形传递的剥离图案。
本发明的方法得到的微图案，可以用作有机发光矩阵显示的有机发光层和电极层的分隔器。
本发明的方法的步骤和条件如下(1)在具有图案的聚二甲基硅氧烷软印章5表面沉积金属薄膜4。该金属薄膜4的金属可以是金或者铝。
(2)在平面基底1上涂敷光刻胶薄膜2，将光刻胶薄膜2干燥后，在光刻胶薄膜2表面涂敷一层热塑性高分子薄膜3并干燥。光刻胶为正性光刻胶。热塑性高分子材料可以是聚甲基丙烯酸甲酯或聚苯乙烯。平面基底1可以是硅片、玻璃或铟锡氧化物镀膜玻璃(以下简称“ITO玻璃”)。
(3)将表面沉积有金属薄膜4的聚二甲基硅氧烷软印章5和热塑性高分子薄膜3表面吻合，将整个体系加热到100-130℃，并保持1-10分钟。然后将整个体系降低温度到20-70℃，将聚二甲基硅氧烷软印章5剥离，得到表面具有金属薄膜图案6的热塑性高分子薄膜3。
(4)将步骤(3)中具有金属薄膜图案6的热塑性高分子薄膜3进行氧反应性离子刻蚀，表面没有金属薄膜图案6的热塑性高分子薄膜3被刻蚀除去，得到热塑性高分子薄膜图案7；或者将步骤(3)中的金属薄膜图案6在硫酸铜溶液中电沉积一层金属铜，然后将具有电沉积了铜的金属薄膜图案6的热塑性高分子薄膜3进行氧反应性离子刻蚀，表面没有金属薄膜图案的热塑性高分子薄膜3被刻蚀除去，得到热塑性高分子薄膜图案7。
(5)将步骤(4)处理的平面基底1直接进行光刻图案化，经过曝光和显影后，得到边缘直立或向内凹陷的且表面覆盖金属薄膜图案6的光刻胶图案8。
如图1所示，该方法的薄膜结构具有金属薄膜、热塑性高分子薄膜、光刻胶薄膜三层组成。金属薄膜图形采用微转移图案化的方法得到，并可以作为后续的光刻掩模板。因此与传统的多层结构光刻图案化相比，本发明在图案化过程中省略了一次光刻加工，简化了实验条件。同时由于上层的图案化金属薄膜不受曝光和显影过程的影响，因此即使曝光时间或者显影时间超过要求的最佳时间，金属薄膜图形依然可以保证该方法加工得到的图形在用于剥离工艺时得到与金属薄膜尺寸相符的传递图形，从而保证了加工质量。另外，由于本方法可以得到边缘直立甚至向内凹陷的光刻胶侧壁结构，因此该光刻胶图形可以用作有机发光矩阵显示的有机发光层和电极层的分隔器。由于使用了正性光刻胶，可以保证加工精度达到1微米以下，高于负性光刻胶10微米的图案化精度。
图1是聚二甲基硅氧烷软印章5表面金属薄膜4向热塑性高分子薄膜3表面的微转移图案化过程示意图。
图2是具有金属薄膜图案6的热塑性高分子薄膜3采用氧等离子刻蚀后的示意图。
图3是光刻胶薄膜2曝光并显影后的光刻胶图案8示意图。
图4是采用本发明方法加工得到的微结构的电子显微镜照片。其中金属薄膜为金，热塑性高分子薄膜为聚苯乙烯。
图5是采用本发明的方法加工得到的微结构的电子显微镜照片。其中金属薄膜为电沉积了金属铜的金，热塑性高分子薄膜为聚苯乙烯。
图中1是平面基底；2是光刻胶薄膜；3是热塑性高分子薄膜；4是金属薄膜；5是聚二甲基硅氧烷软印章；6是金属薄膜图案；7是热塑性高分子薄膜图案；8是光刻胶图案。
具体实施例方式
实施例1(1)在具有图案的聚二甲基硅氧烷软印章5表面沉积金薄膜4。
(2)在硅片1上涂敷光刻胶薄膜2，将光刻胶薄膜2干燥后，在光刻胶薄膜2表面涂敷一层聚苯乙烯薄膜3并干燥。
(3)将表面沉积有金薄膜4的聚二甲基硅氧烷软印章5和聚苯乙烯薄膜3表面吻合，将整个体系加热到100℃，并保持5分钟。然后将整个体系降低温度到20℃，将聚二甲基硅氧烷软印章5剥离，得到表面具有金薄膜图案6的聚苯乙烯薄膜3。
(4)将步骤(3)中具有金薄膜图案6的聚苯乙烯薄膜3进行氧反应性离子刻蚀，表面没有金薄膜图案6的聚苯乙烯薄膜3被刻蚀除去，得到聚苯乙烯薄膜图案7。
(5)将步骤(4)处理的硅片1直接进行光刻图案化，经过曝光和显影后，得到边缘直立或向内凹陷的且表面覆盖金薄膜图案6的光刻胶图案8。
实施例2(1)在具有图案的聚二甲基硅氧烷软印章5表面沉积金薄膜4。
(2)在ITO玻璃1上涂敷光刻胶薄膜2，将光刻胶薄膜2干燥后，在光刻胶薄膜2表面涂敷一层聚苯乙烯薄膜3并干燥。
(3)将表面沉积有金薄膜4的聚二甲基硅氧烷软印章5和聚苯乙烯薄膜3表面吻合，将整个体系加热到110℃，并保持3分钟。然后将整个体系降低温度到30℃，将聚二甲基硅氧烷软印章5剥离，得到表面具有金薄膜图案6的聚苯乙烯薄膜3。
(4)将步骤(3)中具有金薄膜图案6的聚苯乙烯薄膜3在硫酸铜溶液中电沉积一层金属铜，然后将具有电沉积了铜的金薄膜图案6的聚苯乙烯薄膜3进行氧反应性离子刻蚀，表面没有金薄膜图案6的聚苯乙烯薄膜3被刻蚀除去，得到聚苯乙烯薄膜图案7。
(5)将步骤(4)处理的ITO玻璃1直接进行光刻图案化，经过曝光和显影后，得到边缘直立或向内凹陷的且表面覆盖金薄膜图案6的光刻胶图案8。
实施例3(1)在具有图案的聚二甲基硅氧烷软印章5表面沉积金薄膜4。
(2)在玻璃1上涂敷光刻胶薄膜2，将光刻胶薄膜2干燥后，在光刻胶薄膜2表面涂敷一层聚苯乙烯薄膜3并干燥。
(3)将表面沉积有金薄膜4的聚二甲基硅氧烷软印章5和聚苯乙烯薄膜3表面吻合，将整个体系加热到120℃，并保持1分钟。然后将整个体系降低温度到50℃，将聚二甲基硅氧烷软印章5剥离，得到表面具有金薄膜图案6的聚苯乙烯薄膜3。
(4)将步骤(3)中具有金薄膜图案6的聚苯乙烯薄膜3进行氧反应性离子刻蚀，表面没有金薄膜图案6的聚苯乙烯薄膜3被刻蚀除去，得到聚苯乙烯薄膜图案7。
(5)将步骤(4)处理的玻璃1直接进行光刻图案化，经过曝光和显影后，得到边缘直立或向内凹陷的且表面覆盖金薄膜图案6的光刻胶图案8。
实施例4(1)在具有图案的聚二甲基硅氧烷软印章5表面沉积铝薄膜4。
(2)在硅片1上涂敷光刻胶薄膜2，将光刻胶薄膜2干燥后，在光刻胶薄膜2表面涂敷一层聚甲基丙烯酸甲酯薄膜3并干燥。
(3)将表面沉积有铝薄膜4的聚二甲基硅氧烷软印章5和聚甲基丙烯酸甲酯薄膜3表面吻合，将整个体系加热到110℃，并保持10分钟。然后将整个体系降低温度到50℃，将聚二甲基硅氧烷软印章5剥离，得到表面具有铝薄膜图案6的聚甲基丙烯酸甲酯薄膜3。
(4)将步骤(3)中具有铝薄膜图案6的聚甲基丙烯酸甲酯薄膜3进行氧反应性离子刻蚀，表面没有铝薄膜图案6的聚甲基丙烯酸甲酯薄膜3被刻蚀除去，得到聚甲基丙烯酸甲酯薄膜图案7。
(5)将步骤(4)处理的硅片1直接进行光刻图案化，经过曝光和显影后，得到边缘直立或向内凹陷的且表面覆盖铝薄膜图案6的光刻胶图案8。
实施例5(1)在具有图案的聚二甲基硅氧烷软印章5表面沉积铝薄膜4。
(2)在ITO玻璃1上涂敷光刻胶薄膜2，将光刻胶薄膜2干燥后，在光刻胶薄膜2表面涂敷一层聚甲基丙烯酸甲酯薄膜3并干燥。
(3)将表面沉积有铝薄膜4的聚二甲基硅氧烷软印章5和聚甲基丙烯酸甲酯薄膜3表面吻合，将整个体系加热到120℃，并保持5分钟。然后将整个体系降低温度到60℃，将聚二甲基硅氧烷软印章5剥离，得到表面具有金薄膜图案6的聚甲基丙烯酸甲酯薄膜3。
(4)将步骤(3)中具有铝薄膜图案6的聚甲基丙烯酸甲酯薄膜3进行氧反应性离子刻蚀，表面没有铝薄膜图案6的聚甲基丙烯酸甲酯薄膜3被刻蚀除去，得到聚甲基丙烯酸甲酯薄膜图案7。
(5)将步骤(4)处理的ITO玻璃1直接进行光刻图案化，经过曝光和显影后，得到边缘直立或向内凹陷的且表面覆盖铝薄膜图案6的光刻胶图案8。
实施例6(1)在具有图案的聚二甲基硅氧烷软印章5表面沉积金薄膜4。
(2)在玻璃1上涂敷光刻胶薄膜2，将光刻胶薄膜2干燥后，在光刻胶薄膜2表面涂敷一层聚甲基丙烯酸甲酯薄膜3并干燥。
(3)将表面沉积有金薄膜4的聚二甲基硅氧烷软印章5和聚甲基丙烯酸甲酯薄膜3表面吻合，将整个体系加热到130℃，并保持2分钟。然后将整个体系降低温度到70℃，将聚二甲基硅氧烷软印章5剥离，得到表面具有金薄膜图案6的聚甲基丙烯酸甲酯薄膜3。
(4)将步骤(3)中具有金薄膜图案6的聚甲基丙烯酸甲酯薄膜3在硫酸铜溶液中电沉积一层金属铜，然后将具有电沉积了铜的金薄膜图案6的聚甲基丙烯酸甲酯薄膜3进行氧反应性离子刻蚀，表面没有金薄膜图案6的聚甲基丙烯酸甲酯薄膜3被刻蚀除去，得到聚甲基丙烯酸甲酯薄膜图案7。
(5)将步骤(4)处理的玻璃1直接进行光刻图案化，经过曝光和显影后，得到边缘直立或向内凹陷的且表面覆盖金薄膜图案6的光刻胶图案8。
权利要求
1.一种采用微转移图案化图形作为掩模板的光刻图案化方法，其特征在于，步骤和条件如下①、在具有图案的聚二甲基硅氧烷软印章(5)表面沉积金属薄膜(4)，该金属薄膜(4)的金属可以是金或者铝；②、在平面基底(1)上涂敷光刻胶薄膜(2)，将光刻胶薄膜(2)干燥后，在光刻胶薄膜(2)表面涂敷一层热塑性高分子薄膜(3)并干燥，光刻胶为正性光刻胶，热塑性高分子材料可以是聚甲基丙烯酸甲酯或聚苯乙烯，平面基底(1)可以是硅片、玻璃或铟锡氧化物镀膜玻璃；③将表面沉积有金属薄膜(4)的聚二甲基硅氧烷软印章(5)和热塑性高分子薄膜(3)表面吻合，将整个体系加热到100-130℃，并保持1-10分钟，然后将整个体系降低温度到20-70℃，将聚二甲基硅氧烷软印章(5)剥离，得到表面具有金属薄膜图案(6)的热塑性高分子薄膜(3)；④、将步骤③中具有金属薄膜图案(6)的热塑性高分子薄膜(3)进行氧反应性离子刻蚀，表面没有金属薄膜图案(6)的热塑性高分子薄膜(3)被刻蚀除去，得到热塑性高分子薄膜图案(7)；⑤将步骤④处理的平面基底(1)直接进行光刻图案化，经过曝光和显影后，得到边缘直立或向内凹陷的且表面覆盖金属薄膜图案(6)的光刻胶图案(8)。
2.如权利要求1所述的一种采用微转移图案化图形作为掩模板的光刻图案化方法，其特征在于，所说的步骤④是将步骤③中的金属薄膜图案(6)在硫酸铜溶液中电沉积一层金属铜，然后将具有电沉积了铜的金属薄膜图案6的热塑性高分子薄膜3进行氧反应性离子刻蚀，表面没有金属薄膜图案的热塑性高分子薄膜(3)被刻蚀除去，得到热塑性高分子薄膜图案(7)。
3.如权利要求1或2所述的一种采用微转移图案化图形作为掩模板的光刻图案化方法，其特征在于，所说的步骤①的金属是金。
4.如权利要求1或2所述的一种采用微转移图案化图形作为掩模板的光刻图案化方法，其特征在于，所说的步骤①的金属是铝。
5.如权利要求1或2所述的一种采用微转移图案化图形作为掩模板的光刻图案化方法，其特征在于，所说的步骤②的热塑性高分子材料是聚甲基丙烯酸甲酯。
6.如权利要求1或2所述的一种采用微转移图案化图形作为掩模板的光刻图案化方法，其特征在于，所说的步骤②的热塑性高分子材料是聚苯乙烯。
7.如权利要求1或2所述的一种采用微转移图案化图形作为掩模板的光刻图案化方法，其特征在于，所说的步骤②的平面基底(1)是硅片。
8.如权利要求1或2所述的一种采用微转移图案化图形作为掩模板的光刻图案化方法，其特征在于，所说的步骤②的平面基底(1)是玻璃。
9.如权利要求1或2所述的一种采用微转移图案化图形作为掩模板的光刻图案化方法，其特征在于，所说的步骤②的平面基底(1)是铟锡氧化物镀膜玻璃。
全文摘要
本发明涉及一种采用微转移图案化图形作为掩模板的光刻图案化方法。该方法的薄膜结构具有金属薄膜、热塑性高分子薄膜、光刻胶薄膜三层组成。金属薄膜图形采用微转移图案化的方法得到，并可以作为后续的光刻掩模板，与传统的多层结构光刻图案化相比，省略了一次光刻加工。同时由于上层的图案化金属薄膜不受曝光和显影过程的影响，因此即使曝光时间或者显影时间出现偏差，金属薄膜图形依然可以保证剥离工艺得到与金属薄膜尺寸相符的传递图形。另外，由于本方法可以得到边缘直立甚至向内凹陷的光刻胶侧壁结构，因此该光刻胶图形可以用作有机发光矩阵显示的有机发光层和电极层的分隔器。加工精度达到1微米以下，高于负性光刻胶10微米的图案化精度。
文档编号G03F7/00GK1888978SQ20061001702
公开日2007年1月3日 申请日期2006年7月20日 优先权日2006年7月20日
发明者韩艳春, 邢汝博, 于新红 申请人:中国科学院长春应用化学研究所