图案化掩膜版、其制备方法及使用其进行激光剥离的方法技术

本发明专利技术属于电子器件制备工艺领域，并公开了一种图案化掩膜版的制备方法，包括以下步骤：1)在透明基板的第一表面上沉积一层吸光材料层并图案化；2)在透明基板的第二表面上旋涂聚合物材料层；3)用激光照射透明基板的第一表面，该透明基板上被吸光材料覆盖的区域，激光能量未达到聚合物材料烧蚀阈值，聚合物得以保留；而透明基板上未被吸光材料覆盖的区域的聚合物会被激光烧蚀，聚合物材料层被烧蚀后实现图案化，并且图案的形状与透明基板的第一表面沉积的吸光材料的形状一致，从而形成所述图案化掩膜版。本发明专利技术可以实现对激光剥离后的界面粘附强度调控，通过控制剥离后的界面粘附强度，使大面积柔性超薄器件剥离后依然粘附在刚性衬底上。

【技术实现步骤摘要】
图案化掩膜版、其制备方法及使用其进行激光剥离的方法
本专利技术属于电子器件制备工艺领域，更具体地，涉及图案化掩膜版、其制备方法及使用其进行激光剥离的方法。
技术介绍
柔性电子制造的核心是实现不同尺寸/材质的结构、器件和系统的集成制造，包括聚合物、金属、纳米材料等机电特性迥异材料的功能集成，制造的关键步骤是将平面IC工艺为柔性电子的制造的高性能器件从无机半导体衬底上剥离，并最终转印到曲面衬底上。传统的顶针剥离、化学刻蚀法剥离、应力控制法等方法依然存在着制造工艺复杂，适用性不广泛，成本较高，成功率难以保证等一系列问题。同时在器件尺寸方面毫米级的面积已经达到工艺极限，面向工业制造的针对超大面积超薄器件的剥离需要新的工艺。激光剥离工艺可以满足上述要求。激光剥离：一种分离多层薄膜结构的新工艺，激光透过透明基板，照射界面物质，界面材料发生烧蚀/融化/分解/蒸发/淬火等，实现物质材料与基板分离。激光剥离工艺目前正广泛应用剥离柔性显示器等领域。现有工艺在面对超大超薄器件(微米级厚度，厘米级以上面积)时会面对一系列问题，其中比较显著的问题是：激光扫描后的大面积超薄柔性器件从玻璃载板上分离，进行后续工艺时，大面积柔性超薄器件无法利用刚性基板的物流方式进行物流，大面积柔性超薄器件由于特别柔软，在物流过程中容易损坏，一般的夹持方式会发生褶皱，或对脆弱的器件层造成损伤，进而影响工艺的良率，导致产品整体良率下降。同时，超薄的器件层刚度较低，器件在制造过程中的累积热应力会使界面释放后的超薄器件发生卷曲，极大影响后续工艺。同时，部分器件制造过程中的关键材料需要高温处理(材料掺杂、结晶、高温退火极化等)，传统的基于聚合物释放层的激光剥离工艺，其聚合物衬底能够承受的最高温度有限(约300摄氏度)。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了图案化掩膜版、其制备方法及使用其进行激光剥离的方法，利用透明度可控的图案化掩膜版，可以调节掩膜版对应不同区域的激光照射能量与照射次数，激光释放层材料在受到不同能量与照射次数的激光照射时其界面剥离效果有较大差异。利用该技术，可以实现对不同区域界面粘附强度的调控。通过控制剥离后的不同区域的界面粘附强度，使器件剥离后依然粘附在刚性衬底上，方便其夹持转移，同时避免器件卷曲。配合该工艺使用的激光释放层兼容高温工艺，可以实现超薄(微米级厚度)、超大(厘米级面积)电子器件的制备与剥离，从而制备大面积超薄曲面柔性电子(超薄柔性显示器、飞机智能蒙皮等)，实现大面积传感器/TFT阵列从平面衬底上剥离并转印到柔性衬底这一关键工序。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种图案化掩膜版的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)在透明基板的第一表面的部分区域上沉积一层吸光材料，则形成吸光材料层，该吸光材料层能让激光透过，激光穿透该吸光材料层后，会有一部分能量被吸光材料层吸收，吸收能量大小通过吸光材料层的厚度来控制；2)在透明基板上与第一表面相对的第二表面上旋涂并涂满能与激光发生作用的聚合物材料，则形成聚合物材料层，该聚合物材料层能被设定波长的激光烧蚀，该聚合物材料层的厚度与其烧蚀率决定了其能够阻挡激光的次数，也即其调控激光照射次数的能力；3)用设定波长的激光朝透明基板的第一表面照射并让透明基板与激光有相对移动，则激光会透过吸光材料和透明基板照射到聚合物材料层上，该透明基板上被吸光材料覆盖的区域，激光能量未达到聚合物材料烧蚀阈值，聚合物材料得以保留；而透明基板上未被吸光材料覆盖的区域对应的聚合物材料会被激光烧蚀；则通过对聚合物材料层的烧蚀，能使聚合物材料层实现图案化，并且图案的形状与透明基板的第一表面沉积的吸光材料的形状一致，从而形成所述图案化掩膜版。优选地，步骤1)中所述透明基板为石英玻璃、蓝宝石基板或玻璃片。优选地，步骤1)中吸光材料为氧化铟锡或铟镓锌氧化物。优选地，步骤2)中聚合物材料为光刻胶或三氮烯聚合物。按照本专利技术的另一个方面，还提供了一种图案化掩膜版，其特征在于，由所述的制备方法制备而成。按照本专利技术的另一个方面，还提供了一种基于所述的图案化掩膜版来辅助完成的激光剥离方法，其特征在于，包括以下步骤：1)在透明承载基板的上表面沉积一层激光释放层，其中，所述激光释放层在设定波长的激光照射多次后，其界面经过多次剧烈升温后反复重结晶，形成界面微结构从而降低界面间粘附强度并实现与透明承载基板的界面分离，其界面微结构的表面形貌由激光的能量密度和照射次数决定；2)在所述激光吸收层上制备柔性器件层；3)将所述图案化掩膜版放置在所述透明承载基板的下方并与透明承载基板对齐，而且使图案化掩膜版上的所述吸光材料层在下，所述聚合物材料层在上，再让设定波长的激光向上照射图案化掩膜版多次并让透明承载基板与激光有相对移动，则激光穿过图案化掩膜版后又透过透明承载基板，并且照射于激光释放层上，则激光释放层上对应于图案化掩膜版的吸光材料层的区域依然与所述透明承载基板保留部分界面强度，即依然保留部分粘附强度，而激光释放层的其他区域则经过激光多次照射后与所述透明承载基板实现界面分离；4)通过机械分离或化学刻蚀的方式，将激光释放层与透明承载基板分离，从而实现柔性器件层与透明承载基板的剥离。优选地，所述透明承载基板为石英玻璃、蓝宝石基板或玻璃片。优选地，激光释放层为非晶硅层、单晶硅c-Si层、SiO2层或SiNx层。优选地，步骤1)中利用等离子体增强化学气相沉积法沉积约45nm～55nm厚度的非晶硅作为激光吸收层，然后在激光吸收层上用等离子体增强化学气相沉积法沉积0.8～1.2μm厚的二氧化硅层作为保护层，以对器件层进行保护。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：本专利技术可以实现对激光剥离后的界面粘附强度调控，通过控制剥离后的界面粘附强度，使大面积柔性超薄器件剥离后依然粘附在刚性衬底上，从而在后续工艺中，实现大面积柔性超薄器件以刚性基板的物流方式进行物流，避免在物流过程中造成损伤，提高工艺良率。同时，器件剥离后依然粘附刚性基板，避免了由于器件在制造过程中累积的热应力会引起界面释放后超薄器件发生卷曲。同时，此工艺兼容高温工艺(700摄氏度以上)，可以满足高性能器件制备过程中部分器件的关键材料需要高温工艺处理的需求。附图说明图1(a)～图1(f)为本专利技术涉及到的激光剥离工艺的过程示意图；图2(a)～图2(e)为本专利技术中图案化掩膜版的制备过程示意图；图3(a)～图3(c)为本专利技术中图案化掩膜版调控激光照射次数与照射光强过程示意图；图4(a)、图4(b)分别为激光照射对剥离界面物质的影响形成的表面形貌示意图；图5为本专利技术的图案化调控界面粘附强度的应用；图6为本专利技术实现过程的三维示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。参照各附图，作为本专利技术的一个方面，提供一种光学掩膜板。其中，该光学掩膜板包括全透区42和透明度可控的半透区41，全透区42允许设定波长的激光完全透过，半本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图案化掩膜版的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)在透明基板的第一表面的部分区域上沉积一层吸光材料，则形成吸光材料层，该吸光材料层能让激光透过，激光穿透该吸光材料层后，会有一部分能量被吸光材料层吸收，吸收能量大小通过吸光材料层的厚度来控制；2)在透明基板上与第一表面相对的第二表面上旋涂并涂满能与激光发生作用的聚合物材料，则形成聚合物材料层，该聚合物材料层能被设定波长的激光烧蚀，该聚合物材料层的厚度与其烧蚀率决定了其能够阻挡激光的次数，也即其调控激光照射次数的能力；3)用设定波长的激光朝透明基板的第一表面照射并让透明基板与激光有相对移动，则激光会透过吸光材料和透明基板照射到聚合物材料层上，该透明基板上被吸光材料覆盖的区域，激光能量未达到聚合物材料烧蚀阈值，聚合物材料得以保留；而透明基板上未被吸光材料覆盖的区域对应的聚合物材料会被激光烧蚀；则通过对聚合物材料层的烧蚀，能使聚合物材料层实现图案化，并且图案的形状与透明基板的第一表面沉积的吸光材料的形状一致，从而形成所述图案化掩膜版。

【技术特征摘要】
1.一种图案化掩膜版的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)在透明基板的第一表面的部分区域上沉积一层吸光材料，则形成吸光材料层，该吸光材料层能让激光透过，激光穿透该吸光材料层后，会有一部分能量被吸光材料层吸收，吸收能量大小通过吸光材料层的厚度来控制；2)在透明基板上与第一表面相对的第二表面上旋涂并涂满能与激光发生作用的聚合物材料，则形成聚合物材料层，该聚合物材料层能被设定波长的激光烧蚀，该聚合物材料层的厚度与其烧蚀率决定了其能够阻挡激光的次数，也即其调控激光照射次数的能力；3)用设定波长的激光朝透明基板的第一表面照射并让透明基板与激光有相对移动，则激光会透过吸光材料和透明基板照射到聚合物材料层上，该透明基板上被吸光材料覆盖的区域，激光能量未达到聚合物材料烧蚀阈值，聚合物材料得以保留；而透明基板上未被吸光材料覆盖的区域对应的聚合物材料会被激光烧蚀；则通过对聚合物材料层的烧蚀，能使聚合物材料层实现图案化，并且图案的形状与透明基板的第一表面沉积的吸光材料的形状一致，从而形成所述图案化掩膜版。2.根据权利要求1所述的一种图案化掩膜版的制备方法，其特征在于，步骤1)中所述透明基板为石英玻璃、蓝宝石基板或玻璃片。3.根据权利要求1所述的一种图案化掩膜版的制备方法，其特征在于，步骤1)中吸光材料为氧化铟锡或铟镓锌氧化物。4.根据权利要求1所述的一种图案化掩膜版的制备方法，其特征在于，步骤2)中聚合物材料为光刻胶或三氮烯聚合物。5.一种图案化掩膜版，其特征在于，由权利要求1～4中任一权利要求所述的制备方法制备而成。6.一种基于权利要求5所述的图案化掩膜版来辅助完成的激光剥离方法，其特征在于，包括以下步骤：1)在透明承载基板的上表...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄永安，卞敬，万晓东，丁亚江，肖琳，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42