CN109634071B - 一种用于显示面板和半导体领域的水基型光刻胶剥离液 - Google Patents

一种用于显示面板和半导体领域的水基型光刻胶剥离液 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于显示面板和半导体领域的水基型光刻胶剥离液，包括25%‑40%的高沸点醇醚类水溶性有机溶剂，15%‑35%的酰胺类有机溶剂，5%‑15%的醇胺类化合物，2%‑8%的gemini型烷基糖苷类表面活性剂，0.1%‑5%缓蚀剂，10%‑40%的水。该水基型光刻胶剥离液组合物能有效提高剥离液的剥离速度和持久性，操作窗口大，同时能大大降低对基底和Cu金属的腐蚀作用；同时该表面活性剂具有很强的润湿、渗透性能，能有效提高剥离液的剥离性能，同时该表面活性剂存在一定的抗腐蚀性，与缓蚀剂形成能较好的协同作用，防止基底和Cu金属布线腐蚀的产生。

Description

一种用于显示面板和半导体领域的水基型光刻胶剥离液
技术领域
本发明涉及显示面板和半导体领域的化学品制剂，用于去除光刻胶的水基型光刻胶剥离液组合物。
背景技术
在显示面板和半导体制造过程中，通常需要用光刻胶作为掩膜，经过曝光、显影、蚀刻后在半导体基板上形成特定的图案，而作为掩膜的光刻胶在完成图案化转移后需要除去以便进行下一步的工序。目前显示面板和半导体制造工艺主要由Al和Cu布线工艺，其中Cu具有高熔点，低电阻率，抗电迁移性和抗应力迁移特性好等优点，布线工艺渐渐从Al转变为Cu布线，同时针对Cu布线工艺的光刻胶剥离液也在不断开发应用中。
目前显示面板和半导体行业中所用的光刻胶以正性光刻胶为主，相对应的光刻胶剥离液主要为碱性剥离液。碱性剥离液大致可分为溶剂型和水基型剥离液。1、溶剂型剥离液：主要由有机溶剂，碱性物质，防腐蚀剂等组成。如专利CN104781732A公开了光刻胶剥离液组合物，其组成是N,N-二甲基丙酰胺、丙酮缩甘油和有机胺。专利CN106292209A的组成为季胺化合物、非季胺类水溶性溶剂、金属保护剂、防腐蚀剂、表面活性剂、醚类有机化合物和烷基吡咯烷酮。该类剥离液能有效对光刻胶进行剥离，而且对基底和金属布线基本无腐蚀，同时具有易于回收等优点。但该类剥离液完全由溶剂组成，易燃易爆易挥发，对空气和人体可能造成一定的伤害，而且漂洗阶段容易造成腐蚀，无法直接用水进行漂洗，需要用水溶性溶剂如IPA或NMP进行置换后才能用水漂洗，一定程度上增加了工艺复杂性和成本。2、水基型剥离液：主要成分为极性有机溶剂、碱性物质、防腐蚀剂和水等。如专利CN107168021A以酯基季铵氢氧化物、水溶性有机溶剂、非离子表面活性剂和去离子水组成。专利CN107561878A组成为季胺氢氧化物、特征性有机胺、辅助性有机胺、添加剂、表面活性剂、极性有机溶剂、腐蚀抑制剂、防腐剂和水。该类剥离液由于有较大量的水存在，在碱性条件下对基底和金属布线的腐蚀比较严重，而且剥离效果和持久性比较差，但该类剥离液在成本和环保上存在优势，漂洗无需用水溶性溶剂进行置换，降低了工艺的复杂性。
综上所述，开发一款对基底和Cu金属无腐蚀，能快速有效剥离光刻胶的水基型剥离液。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种对基底和Cu金属无腐蚀，能快速有效剥离光刻胶的水基型剥离液。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案来实现。
一种用于显示面板和半导体领域的光刻胶剥离液，包括高沸点醇醚类水溶性有机溶剂、有机胺类化合物、烷基糖苷类表面活性剂、缓蚀剂、水，具体地，所述光刻胶剥离液包括以下质量百分比组分：25％-40％的高沸点醇醚类水溶性有机溶剂，15％-35％的酰胺类有机溶剂，5％-15％的醇胺类化合物，2％-8％的gemini型烷基糖苷类表面活性剂，0.1％-5％的缓蚀剂，10％-40％的水；总质量百分数之和为100％。
所述高沸点醇醚类水溶性有机溶剂优选乙二醇甲醚、乙二醇丁醚、二乙二醇甲醚、二乙二醇丁醚中的一种或其混合物。所述酰胺类有机溶剂选自N-甲基甲酰胺，N-乙基乙酰胺，N-乙基甲酰胺，N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基丙酰胺、N,N-二乙基甲酰胺中至少一种。所述醇胺类化合物优选乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺中的一种或其混合物。
本发明所述gemini型烷基糖苷类表面活性剂的结构如式1表示：
Figure BDA0001954261970000021
所述gemini型烷基糖苷类表面活性剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：制备带支链烷基糖苷中间体：
在双口烧瓶中加入1kg天然葡萄糖，2.8kg乙酸酐，注射器注射加入5ml吡啶，室温下反应生成带5个乙酰基的烷基糖苷，将得到的产物与1.5kg的式2化合物，4ml SnCl4催化剂，在无水无氧条件下反应，生成产物加入50ml MeONa/MeOH，在0℃体系下除去乙酰基生成带支链烷基糖苷式3中间体。
Figure BDA0001954261970000031
其中，R为碳原子数为4～8的烷基、R’为碳原子数为6～12的烷基。
Figure BDA0001954261970000032
其中，R为碳原子数为4～8的烷基、R’为碳原子数为6～12的烷基。
步骤二：制备gemini型烷基糖苷类表面活性剂：
取2kg的式3中间体于单口烧瓶中，加入0.5倍量摩尔分数的Br(CH2)4Br，0.2kgNaH，1L DMF，在0℃体系下反应得到gemini型烷基糖苷类表面活性剂。
根据所述的gemini型烷基糖苷类表面活性剂制备方法制得gemini型烷基糖苷类表面活性剂。
本发明的显著优点在于：
本发明所述的gemini型烷基糖苷类表面活性剂具有很强的润湿、渗透性能，能有效提高剥离液在剥离过程中的持久性，增加剥离液的使用寿命。同时针对有机醇胺类碱性化合物存在对基底和Cu金属布线的腐蚀性，该类表面活性剂本身一定的抗腐蚀性，同时与缓蚀剂具有较好的协同作用。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整的描述，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为本发明的限定。
实施例和比较例：用于半导体领域的光刻胶剥离液组合物。
根据下表1所示的组成和质量百分含量分别制备了实施例1～8和比较例1～3的光刻胶剥离液组合物。
表1
Figure BDA0001954261970000041
Figure BDA0001954261970000051
对应化学试剂名称如下：
BCS:乙二醇丁醚
BDG:二乙二醇丁醚
MDG:二乙二醇甲醚
NMF:N-甲基甲酰胺
DMF:N,N二甲基甲酰胺
NMP:N-甲基吡咯烷酮
DMSO:二甲基亚砜
DMP:N,N二甲基丙酰胺
TRIEN:三乙烯四胺
MEA:乙醇胺
TEA:三乙醇胺
BTA:苯并三氮唑
TTA:甲基苯并三氮唑
BMA:苯并咪唑
D-Sorbitol:山梨醇
p-cresol:对甲酚
gemini型烷基糖苷类表面活性剂的具体制备方法为：
步骤一：制备带支链烷基糖苷中间体：
在双口烧瓶中加入1kg天然葡萄糖，2.8kg乙酸酐，注射器注射加入5ml吡啶，室温下反应生成带5个乙酰基的烷基糖苷，将得到的产物与1.5kg的式2化合物，4ml SnCl4催化剂，在无水无氧条件下反应，生成产物加入50ml MeONa/MeOH，在0℃体系下除去乙酰基生成带支链烷基糖苷式3中间体。
Figure BDA0001954261970000061
其中，R为碳原子数为4～8的烷基、R’为碳原子数为6～12的烷基。
Figure BDA0001954261970000062
其中，R为碳原子数为4～8的烷基、R’为碳原子数为6～12的烷基。
步骤二：制备gemini型烷基糖苷类表面活性剂：
取2kg的式3中间体于单口烧瓶中，加入0.5倍量摩尔分数的Br(CH2)4Br，0.2kgNaH，1L DMF，在0℃体系下反应得到gemini型烷基糖苷类表面活性剂。
实验例：剥离性能的测定试验
为了评价在上述实施例1～8和比较例1～3的光刻胶剥离液组合物的剥离性能，通过下述试验进行了光刻胶的剥离性能和金属腐蚀测试。
1、制造试片
为了评价光刻胶剥离液组合物对光刻胶的剥离性能，所用的试片是在基板上旋涂一层2um的光刻胶膜，具体处理如下：先将玻璃基板用专用清洗剂清洗之后，超纯水洗涤，干燥。接着，在基板上通过旋涂机以800～1000rpm旋涂一层厚度为2um的的光刻胶膜，之后用烤箱在150℃的温度下进行固化而得到试片，用于试验光刻胶剥离液组合物对光刻胶的剥离性能。
2、剥离效果和腐蚀的测试
将在玻璃表面形成Cu金属膜的基板试片切割成1cm×1cm的小片，浸泡在实施例和比较例的剥离液中，分别在25～50℃下浸泡一定时间，取出后用超纯水清洗，氮气干燥，在显微镜下观察试片的腐蚀情况，其结果示于表2中。
表2
Figure BDA0001954261970000072
评价基底和Cu金属腐蚀情况的基准
○(完全没有腐蚀，对试片100％区域没有腐蚀)
⊙(有少量腐蚀，对试片有10～40％的腐蚀)
●(腐蚀较为严重，对试片有70～80％的腐蚀)
×(完全腐蚀，对试片出现90％以上的腐蚀)
表3
Figure BDA0001954261970000071
Figure BDA0001954261970000081
从表2和表3上看，本发明的水基型剥离液对光刻胶的具有较强的去除效果，剥离性能优异，剥离速度快，操作温度范围广，同时对基底和Cu金属基本无腐蚀，从实施例8和对比例比较来看，gemini型烷基糖苷类表面活性剂对基底和Cu金属腐蚀的抑制起到了一定的作用，同时与缓蚀剂具有协同作用，提高了剥离液的抗腐蚀性能。
综上，本发明的积极进步效果在于：本发明的水基型剥离液对光刻胶的剥离性能优异，温度操作窗口大，同时对对基底和Cu金属基本无腐蚀，引入的新型gemini型烷基糖苷类表面活性剂与缓蚀剂具有协同抗腐蚀的作用，提高了剥离液的抗腐蚀性能。
上述实施例对本发明进行了详细描述，但其只是作为范例，并非因此限制本发明的专利范围。凡是利用本发明说明书对本发明进行的等同任何修改和替代也都在本发明的范畴之中，均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种用于显示面板和半导体领域的水基型光刻胶剥离液，其特征在于：包括以下质量百分比组分：含量为25%-40%的高沸点醇醚类水溶性有机溶剂，15%-35%的酰胺类有机溶剂，5%-15%的醇胺类化合物，2%-8%的gemini型烷基糖苷类表面活性剂，0.1%-5%的缓蚀剂，10%-40%的水；总质量分数之和为100%；
所述gemini型烷基糖苷类表面活性剂的化学式1为：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
式1
其中，R为碳原子数为4～8的烷基、R’为碳原子数为6～12的烷基。
2.根据权利要求1所述一种用于显示面板和半导体领域的水基型光刻胶剥离液，其特征在于，所述高沸点醇醚类水溶性有机溶剂选自乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、乙二醇丁醚、二乙二醇甲醚、二乙二醇乙醚、二乙二醇丁醚、三乙二醇单甲醚、三乙二醇单丁醚、四乙二醇单甲醚、四乙二醇二甲醚化合物中至少一种。
3.根据权利要求1所述一种用于显示面板和半导体领域的水基型光刻胶剥离液，其特征在于，所述酰胺类有机溶剂选自N-甲基甲酰胺，N-乙基乙酰胺，N-乙基甲酰胺，N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基丙酰胺、N,N-二乙基甲酰胺中至少一种。
4.根据权利要求1所述一种用于显示面板和半导体领域的水基型光刻胶剥离液，其特征在于，所述醇胺类化合物选自乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、2-羟基乙胺、二甲基乙醇胺、二乙基乙醇胺中至少一种。
5.根据权利要求1所述一种用于显示面板和半导体领域的水基型光刻胶剥离液，其特征在于，所述缓蚀剂为苯并三氮唑，甲基苯并三氮唑，苯并咪唑，山梨醇，对甲酚中的一种或多种。
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