[发明专利]存在微结构的基底表面薄膜上表面平整化装置与方法

说明书

本发明涉及硅阵列结构基底表面薄膜制备技术领域，具体涉及存在微结构的基底表面薄膜上表面平整化装置与方法。本发明装置自上而下由注液管、盖片、用于控制基底与盖片之间间隙大小的调整垫片和表面存在微结构的基底组成。本发明通过调整垫片的厚度来调节间隙旋涂过程中的间隙大小，进而实现薄膜厚度的精确可控，同时通过盖片对液膜铺展的约束，有效提高存在微结构基底薄膜上表面的平整性；通过施加转速的方法，加快了液膜在间隙内的铺展速度，提高了铺展效率。

技术领域

本发明涉及硅阵列结构基底表面薄膜制备技术领域，具体而言，涉及存在微结构基底表面薄膜上表面平整化装置与使用方法。

背景技术

柔性薄膜制备技术在科技领域具有非常重要的应用，其上表面平整性对后续加工工艺具有很大的影响。现有的薄膜制备技术主要有提拉旋胶法、滚动涂胶法、旋涂法、喷涂法。其中提拉旋胶法主要适用于溶液粘度较低、表面积较小的基底，且薄膜表面平整性较差；滚动涂胶法主要适用于胶卷类的表面平坦、质地柔软、厚度较薄的基底；喷涂法主要用于含有微结构基底表面薄膜的平整性工艺，但是该方法主要适用于粘度较低的溶液，且具有很高的成本和较大的环境污染。旋涂法作为一种高效、简单、无污染的的薄膜制备技术，正在受到越来越多的关注。在硅电极阵列的制备过程中，经常需要在硅电极阵列表面制备一层上表面平整的薄膜，以便后续刻蚀工艺进行等厚向下刻蚀。现有的实现存在微结构的基底表面薄膜上表面平整化工艺主要是喷涂技术。喷涂技术是通过高精度、高均匀喷射率的喷头将光刻胶溶液以气雾态的方式在相对静止或低速旋转的基底上进行涂胶，能够获得较均匀的胶层厚度分布和表面平整的薄膜，但是喷涂技术的不足之处主要是对于一些粘性较大的溶液喷头易堵塞，导致喷头寿命下降，另外在喷射过程中，胶溶液容易浪费且造成空气污染。

旋涂法是一种非常广泛的薄膜制备方法，传统的旋涂过程可以在基底表面制备一层厚度均一的薄膜。对于存在微结构的基底，通过平面旋涂的方式，能够获得厚度均一的薄膜，会导致薄膜上表面复印基底的结构，形成上表面带有微结构的薄膜。根据实际的生产需求，需要在存在微结构的基底表面制备一层上表面平整的薄膜，而传统的旋涂技术很难实现薄膜上表面的平整化。

发明内容

针对传统的薄膜制备过程，薄膜上表面平整程度较差的特点，提出了新的旋涂制备方式，有效实现薄膜上表面的平整化。为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供一种能提高薄膜上表面平整化程度和薄膜溶液液膜铺展速度的旋涂装置和方法。

本发明的主要思路是：在常规的平面旋涂装置上通过增加盖片的方式来增加薄膜溶液液膜在铺展过程的约束，通过控制盖片与基底之间的距离进而可以控制液膜的厚度，而薄膜上表面的轮廓形貌是由盖片下表面的轮廓状态决定的，进而通过控制盖片下表面的表面轮廓就可以实现存在微结构的基底表面薄膜上表面的平整化工艺。通过控制压强和转速进而控制液膜的铺展速度快速实现液膜上表面的平整化。

一种存在微结构的基底表面薄膜上表面平整化装置，所述装置自上而下由注液管、盖片、用于控制基底与盖片之间间隙大小的调整垫片和表面存在微结构的基底组成；

所述盖片为中心设有圆形通孔的圆形片材，所述盖片下表面边缘处沿圆周均匀固定若干调整垫片；所述调整垫片通过热熔胶粘剂与基底相固定；所述基底与盖片具有相同的形状及尺寸。

本发明所述存在微结构的基底，其中，所述微结构是指必须借助于光学显微镜或电子显微镜才能观察到的晶体结构中的一种非均一结构现象。

本发明所述存在微结构的基底为现有技术提供的基底，可商业购得或通过现有技术所述方法制得，如硅柱阵列结构基底。

本发明所述装置的注液管与盖片、盖片与调整垫片间的固定方式是现有技术提供的可实现的固定手段，注液管和盖片的连接固定方式可以是一体成型，也可以是胶粘剂连接固定，选用的胶粘剂的熔点及工作温度应大于所选薄膜溶液成膜温度，对注液管、盖片、调整垫片所选材料材质有良好的粘接性。