一种正性光刻胶组合物的制作方法

1.本发明涉及一种光刻胶组合物。

背景技术：

[0002][0003]
在平板显示器制造工艺中，曝光工序中产生的各种(光刻胶)涂层缺陷是降低产品质量、增加不良率、降低整体成品率的主要原因之一。光刻胶涂层缺陷及其周围区域存在的涂层厚度差异，会导致显影后图形线宽产生肉眼可见的差异。各种涂层缺陷的称谓因显示器制造商的不同而有所差异，本发明中采用最普遍使用的术语进行说明。
[0004]
平板显示器制造工序中产生的最具代表性的涂层缺陷包括：1)顶针缺陷，由于制作显示屏所用基材为玻璃，烘烤时有顶针接触玻璃部分与无顶针接触玻璃部分受温差影响，导致膜厚产生差异，从而产生顶针缺陷；2)云团缺陷，玻璃基材表面因各位置有机溶剂的挥发不均匀而产生；3)线状缺陷，狭缝式匀胶过程中，夹杂的气泡或固体颗粒随着狭缝式出胶口的移动而产生。
[0005]
液晶电视的画质从过去的高清提升到4k和8k,分辨率逐渐提高,这就要求在平板显示器制造工艺中，需要在相同尺寸的基材上形成更多的薄膜晶体管。为此,需要将栅电极、源/漏电极、像素电极的尺寸逐渐缩小。如需要更高的分辨率，栅电极,源/漏电极和像素电极的线宽只能逐渐变小,在大的图形中，由于图案的线宽变窄，即使小的关键尺寸差异也会形成缺陷，从而导致出现了严重的不良原因。其中最具代表性的缺陷是镜头缺陷。
[0006]
生产平板显示屏所使用的光刻机主要为尼康和佳能品牌光刻机，其中10代以上的生产线大部分使用尼康光刻机。尼康光刻机是通过多个小镜头组合来实现一个完整大镜头能达到的曝光效果。多个小镜头之间会产生微小的曝光能量差异，从而导致曝光图案产生规律性的细微差异，这种规律性的曝光图案差异会影响后续工艺中液晶分子的移动程度，最终导致电视画面中存在肉眼可见的缺陷，产生不良品。
[0007]
目前平板显示屏制造工艺中使用的光刻胶一般由酚醛树脂、光敏剂、有机溶剂、表面活性剂、添加剂组成。酚醛树脂是由苯酚与醛(特别是甲醛)缩合而成的高分子聚合物，适合制备此类酚醛树脂的苯酚类化合物包括苯酚、间-甲酚、邻-甲酚、对-甲酚、2，4-二甲酚、 2，5-二甲酚、3，4-二甲酚、3，5-二甲酚。平板显示器制造中主要使用重氮醌类光敏剂，这类光敏剂由多羟基二苯甲酮及其类似物与2-重氮-1-萘醌-5-磺酸(5-dnq)或2-重氮-1-萘醌-4-磺酸(4-dnq)酯化而成。
[0008]
如式1所示bp pac 3xx型和式2所示bp pac 4xx型光敏剂主要用于制造电视机等大型显示屏，可单独或混合使用；式3所示tppa pac 3xx型和式4所示thpe pac 3xx型光敏剂主要用于制造小型移动高分辨率显示器，可单独或混合使用，能够获得较好的分辨率，但单独使用要求曝光时间太长，为了降低曝光时间，防止t-top图形发生，通常与bp pac 3xx 或bp pac 4xx混合使用。一般采用bp pac 70％和tppa pac或thpe pac 30％的比例混合使用。
[0009]
在上述应用中，重氮醌类光敏剂的使用量最好为光致抗蚀剂组合物总重量的2％～10％，以确保光致抗蚀剂组合物具有适当的感光速度和分辨率。由酚醛树脂与重氮醌类光敏剂组成的光致抗蚀剂一般随着光敏剂含量的增加，分辨率会变好，但曝光时间需延长；相反，光敏剂含量降低，曝光时间缩短，但导致分辨率下降，因此，平板显示器所用光致抗蚀剂组合物中光敏剂含量一般占固体组分总重量的20％～25％。
[0010][0011]
其中：
[0012]

技术实现要素：

[0013]
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种正性光刻胶组合物。
[0014]
本发明的技术方案概述如下：
[0015]
一种正性光刻胶组合物，按质量比为10-30：100的比例，由固体成分和有机溶剂组成，所述固体成分由重量百分含量为65％-80％的成膜树脂、19％-30％的光敏剂和0.001％-5％表面活性剂组成。
[0016]
所述成膜树脂如式i或式ii所示：
[0017]
[0018]
所述式i或式ii中的r1选自h、oh、ch3、ch2oh或ch2ch2oh；所述r2选自h、oh、 ch3、ch2oh或ch2ch2oh；所述r3选自h、oh、ch3、ch2oh或ch2ch2oh；所述an的重均分子量为2000-20000；bm的重均分子量为2000-20000；c
p
的重均分子量为2000-20000；db的重均分子量为2000-20000。
[0019]
所述光敏剂如式1-式4所示，其中的d如式5或式6所示：
[0020][0021]
所述表面活性剂为si-type：tego 440(evonik)或f-type f-560(dic)
[0022]
所述有机溶剂为(2-乙氧基乙基)醋酸酯，(2-甲氧基乙基)醋酸酯，丙二醇甲醚醋酸酯，丙二醇单甲醚，乳酸乙酯和醋酸丁酯中至少一种。
[0023]
本发明的优点：本发明的正性光刻胶组合物，应用于现有的曝光设备以及光刻工序(涂胶，曝光和显影)，可以避免在光刻工艺中产生镜头缺陷。
附图说明
[0024]
图1为测试用试片制作方法。
具体实施方式
[0025]
下面通过具体实施例对本发明作进一步的说明。
[0026]
成膜树脂如式i或式ii所示：
[0027][0028]
所述式i或式ii中的r1选自h、oh、ch3、ch2oh或ch2ch2oh；所述r2选自h、oh、ch3、 ch2oh或ch2ch2oh；所述r3选自h、oh、ch3、ch2oh或ch2ch2oh；所述an的重均分子量为 1000-20000；bm的重均分子量为1000-20000；c
p
的重均分子量为1000-20000；db的重均分子量为1000-20000。
[0029]
光敏剂如式1-式4所示，其中的d如式5或式6所示：
[0030][0031]
其中：
[0032][0033]
实施例1
[0034]
一种正性光刻胶组合物，按质量比为20：100的比例，由固体成分和有机溶剂组成，所述固体成分由重量百分含量为70％的成膜树脂、25％的光敏剂和5％表面活性剂组成。
[0035]
成膜树脂如式i所示；
[0036]
式i中的r1为oh；r2为h；r3为ch2ch2oh；
[0037]an
的重均分子量为10000；bm的重均分子量为10000；
[0038]
光敏剂如式1所示，其中的d如式5所示：
[0039]
表面活性剂为si-type：tego 440(evonik)
[0040]
有机溶剂为(2-乙氧基乙基)醋酸酯。
[0041]
采用上述镜头缺陷评价方法，将光刻胶进行涂覆,曝光和显影,然后用sem测量3μml/s图案的线宽，见表1。
[0042]
表1
[0043] 3μm l/s pattern cd(μm)cd差(3μm-实际cd)比较例12.55μm0.45μm比较例22.51μm0.49μm实施例12.71μm0.29μm实施例22.84μm0.16μm实施例32.90μm0.10μm实施例42.89μm0.11μm实施例52.95μm0.05μm实施例62.70μm0.3μm实施例72.82μm0.18μm实施例82.89μm0.11μm实施例92.91μm0.08μm实施例102.96μm0.04μm
[0044]
这种较小的cd(criticaldimension)差异是受量产过程中的重叠镜片影响导致的，本发明在制作大型显示屏面板时对于抑制这种受镜片重叠与未重叠影响导致的cd(criticaldimension)差异非常有利。
[0045]
实施例2
[0046]
一种正性光刻胶组合物，按质量比为10：100的比例，由固体成分和有机溶剂组成，所述固体成分由重量百分含量为65％的成膜树脂、30％的光敏剂和5％表面活性剂组成。
[0047]
成膜树脂如式i所示：
[0048]
式i中的r1为h、r2为oh；所述r3为ch2oh；所述an的重均分子量为2000；bm的重均分子量为2000。
[0049]
光敏剂如式2所示，其中的d如式6所示：
[0050]
表面活性剂为f-typef-560(dic)
[0051]
有机溶剂为(2-甲氧基乙基)醋酸酯。
[0052]
采用上述镜头缺陷评价方法，将正性光刻胶组合物进行涂覆,曝光和显影,然后用sem测量3μml/s图案的线宽，见表1。
[0053]
实施例3
[0054]
一种正性光刻胶组合物，其特征是按质量比为30：100的比例，由固体成分和有机溶剂组成，所述固体成分由重量百分含量为80％的成膜树脂、19.999％的光敏剂和0.001％表面活性剂组成。
[0055]
成膜树脂如式i所示：
[0056]
式i中的r1为ch3；所述r2为ch2oh；所述r3为oh；所述an的重均分子量为20000；bm的重均分子量为20000；
[0057]
光敏剂如式3所示，其中的d如式5所示：
[0058]
表面活性剂为si-type：tego 440(evonik)
[0059]
有机溶剂为丙二醇甲醚醋酸酯。
[0060]
采用上述镜头缺陷评价方法，将正性光刻胶组合物进行涂覆,曝光和显影,然后用sem测量3μm l/s图案的线宽，见表1。
[0061]
实施例4
[0062]
一种正性光刻胶组合物，按质量比为10：100的比例，由固体成分和有机溶剂组成，所述固体成分由重量百分含量为65％的成膜树脂、30％的光敏剂和5％表面活性剂组成。
[0063]
成膜树脂如式i所示：
[0064]
式i中的r1为ch2ch2oh、r2为ch3；所述r3为h；所述an的重均分子量为5000；bm的重均分子量为5000。
[0065]
光敏剂如式4所示，其中的d如式6所示：
[0066]
表面活性剂为f-type f-560(dic)
[0067]
有机溶剂为丙二醇单甲醚。
[0068]
采用上述镜头缺陷评价方法，将正性光刻胶组合物进行涂覆,曝光和显影,然后用sem测量3μm l/s图案的线宽，见表1。
[0069]
实施例5
[0070]
一种正性光刻胶组合物，其特征是按质量比为30：100的比例，由固体成分和有机溶剂组成，所述固体成分由重量百分含量为80％的成膜树脂、19％的光敏剂和1％表面活性剂组成。
[0071]
成膜树脂如式i所示：
[0072]
式i中的r1为ch2oh；所述r2为ch2ch2oh；所述r3为ch3，所述an的重均分子量为 7000；bm的重均分子量为7000；
[0073]
光敏剂如式1所示，其中的d如式5所示：
[0074]
表面活性剂为si-type：tego 440(evonik)
[0075]
有机溶剂为体积比为1：1的乳酸乙酯和醋酸丁酯的混合溶剂。
[0076]
采用上述镜头缺陷评价方法，将正性光刻胶组合物进行涂覆,曝光和显影,然后用sem测量3μm l/s图案的线宽，见表1。
[0077]
实施例6
[0078]
一种正性光刻胶组合物，按质量比为20：100的比例，由固体成分和有机溶剂组成，所述固体成分由重量百分含量为70％的成膜树脂、25％的光敏剂和5％表面活性剂组成。
[0079]
成膜树脂如式ii所示：
[0080]
式ii中的r1为oh；r2为h；r3为ch2ch2oh；
[0081]cp
的重均分子量为10000；
[0082]
db的重均分子量为10000；
[0083]
光敏剂如式1所示，其中的d如式5所示：
[0084]
表面活性剂为si-type：tego 440(evonik)
[0085]
有机溶剂为(2-乙氧基乙基)醋酸酯。
[0086]
采用上述镜头缺陷评价方法，将正性光刻胶组合物进行涂覆,曝光和显影,然后用sem测量3μm l/s图案的线宽，见表1。
[0087]
实施例7
[0088]
一种正性光刻胶组合物，按质量比为10：100的比例，由固体成分和有机溶剂组成，所述固体成分由重量百分含量为65％的成膜树脂、30％的光敏剂和5％表面活性剂组成。
[0089]
成膜树脂如式ii所示：
[0090]
式ii中的r1为h、r2为oh；所述r3为ch2oh；
[0091]
所述c
p
的重均分子量为2000；db的重均分子量为2000。
[0092]
光敏剂如式2所示，其中的d如式6所示：
[0093]
表面活性剂为f-type f-560(dic)
[0094]
有机溶剂为(2-甲氧基乙基)醋酸酯。
[0095]
采用上述镜头缺陷评价方法，将正性光刻胶组合物进行涂覆,曝光和显影,然后用sem测量3μm l/s图案的线宽，见表1。
[0096]
实施例8
[0097]
一种正性光刻胶组合物，其特征是按质量比为30：100的比例，由固体成分和有机溶剂组成，所述固体成分由重量百分含量为80％的成膜树脂、19.999％的光敏剂和0.001％表面活性剂组成。
[0098]
成膜树脂如式ii所示：
[0099]
式ii中的r1为ch3；所述r2为ch2oh；所述r3为oh；
[0100]
所述c
p
的重均分子量为20000；db的重均分子量为20000；
[0101]
光敏剂如式3所示，其中的d如式5所示：
[0102]
表面活性剂为si-type：tego 440(evonik)
[0103]
有机溶剂为丙二醇甲醚醋酸酯。
[0104]
采用上述镜头缺陷评价方法，将正性光刻胶组合物进行涂覆,曝光和显影,然后用sem测量3μm l/s图案的线宽，见表1。
[0105]
实施例9
[0106]
一种正性光刻胶组合物，按质量比为10：100的比例，由固体成分和有机溶剂组成，所述固体成分由重量百分含量为65％的成膜树脂、30％的光敏剂和5％表面活性剂组成。
[0107]
成膜树脂如式ii所示：
[0108]
式ii中的r1为ch2ch2oh、r2为ch3；所述r3为h；
[0109]
所述c
p
的重均分子量为5000；db的重均分子量为5000。
[0110]
光敏剂如式4所示，其中的d如式6所示：
[0111]
表面活性剂为f-type f-560(dic)
[0112]
有机溶剂为丙二醇单甲醚。
[0113]
采用上述镜头缺陷评价方法，将正性光刻胶组合物进行涂覆,曝光和显影,然后用sem测量3μm l/s图案的线宽，见表1。
[0114]
实施例10
[0115]
一种正性光刻胶组合物，其特征是按质量比为30：100的比例，由固体成分和有机溶剂组成，所述固体成分由重量百分含量为80％的成膜树脂、19％的光敏剂和1％表面活性剂组成。
[0116]
成膜树脂如式ii所示：
50％的eop能量进行二次曝光。接着以滴灌显影方式在2.38％tmah显影液中显影70秒，然后用超纯水清洗，并使用氮气清除玻璃基板上残留的超纯水，最后用扫描电镜sem测量3μml/s图案的线宽。
[0130]
比较例1
[0131]
将间-甲酚/对-甲酚比为50：50且重均分子量为8000的酚醛树脂20克和外购的重氮醌光敏剂pac430 5克溶解在75克丙二醇单甲醚醋酸酯溶剂中，再加入500ppm的硅酮类表面活性剂，制成通用的间/对甲酚醛树脂型光刻胶。采用上述镜头缺陷评价方法，将光刻胶进行涂覆,曝光和显影,然后用sem测量3μm l/s图案的线宽，见表1。
[0132]
比较例2
[0133]
将间-甲酚/对-甲酚比为50：50且重均分子量为8000的酚醛树脂20克和外购的重氮醌光敏剂pac435 5克溶解在75克丙二醇单甲醚醋酸酯溶剂中，再加入500ppm的硅酮类表面活性剂，制成通用的间/对甲酚醛树脂型光刻胶。采用上述镜头缺陷评价方法，将光刻胶进行涂覆,曝光和显影,然后用sem测量3μm l/s图案的线宽，见表1。

技术特征：

1.一种正性光刻胶组合物，其特征是按质量比为10-30：100的比例，由固体成分和有机溶剂组成，所述固体成分由重量百分含量为65％-80％的成膜树脂、19％-30％的光敏剂和0.001％-5％表面活性剂组成。2.根据权利要求1所述的一种正性光刻胶组合物，其特征是所述成膜树脂如式i或式ii所示：所述式i或式ii中的r1选自h、oh、ch3、ch2oh或ch2ch2oh；所述r2选自h、oh、ch3、ch2oh或ch2ch2oh；所述r3选自h、oh、ch3、ch2oh或ch2ch2oh；所述a
n
的重均分子量为2000-20000；b
m
的重均分子量为2000-20000；c
p
的重均分子量为2000-20000；d
b
的重均分子量为2000-20000。3.根据权利要求1所述的一种正性光刻胶组合物，其特征是所述光敏剂如式1-式4所示，其中的d如式5或式6所示：其中：4.根据权利要求1所述的一种正性光刻胶组合物，其特征是所述表面活性剂为si-type：tego 440或f-type f-560。5.根据权利要求1所述的一种正性光刻胶组合物，其特征是所述有机溶剂为(2-乙氧基
乙基)醋酸酯，(2-甲氧基乙基)醋酸酯，丙二醇甲醚醋酸酯，丙二醇单甲醚，乳酸乙酯和醋酸丁酯中至少一种。

技术总结

本发明公开了一种正性光刻胶组合物，该组合物是按质量比为10-30：100的比例，由固体成分和有机溶剂组成，所述固体成分由重量百分含量为65％-80％的成膜树脂、19％-30％的光敏剂和0.001％-5％表面活性剂组成。本发明的正性光刻胶组合物，应用于现有的曝光设备以及光刻工序(涂胶，曝光和显影)，可以避免在光刻工艺中产生镜头缺陷。中产生镜头缺陷。中产生镜头缺陷。