CN111381445B

CN111381445B - 一种OLED array制程用正性光刻胶

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Publication number: CN111381445B
Application number: CN202010306398.7A
Authority: CN
Inventors: 卞玉桂; 张兵; 向文胜; 赵建龙; 陈小华; 朱坤; 陆兰; 顾群艳
Original assignee: Essen Semiconductor Materials Nantong Co ltd
Current assignee: Essen Semiconductor Materials Nantong Co ltd
Priority date: 2020-04-17
Filing date: 2020-04-17
Publication date: 2021-09-10
Anticipated expiration: 2040-04-17
Also published as: CN111381445A

Abstract

本发明公开了一种OLED array制程用正性光刻胶，其包括混合酚醛树脂、光敏剂、溶剂、剂添加、流平剂；所述混合酚醛树脂包括2,4‑二甲基苯酚占比60～70％、3,5‑二甲基苯酚占比10～30％、2,6‑二甲基苯酚占比10～30％，所述2,4‑二甲基苯酚的分子量为3000～4000，所述3,5‑二甲基苯酚的分子量为2000～3000；所述光敏剂的结构式为：

其中，R1、R2、R3、R4、R5、R6为C1～C6直链或支链烷基、C1～C6甲氧基、C1～C6乙氧基、羧基、羟基、氧代、芳香基、硝基中的一种或多种；A、B是独立的包含甲氧基、乙氧基、氧原子、C1～C6直链或支链烷基中的一种或多种混合物。本发明在不改变光刻胶在尺寸面板上的其他性能的前提下，大大提高了光刻胶的分辨率和感度。

Description

一种OLED array制程用正性光刻胶

【技术领域】

本发明属于一种用于OLED行业用array制程用正性光刻胶，主要使用于目前主流OLED行业中光刻使用。

【背景技术】

array制程用正性光刻胶主要应用于OLED显示屏制造领域，具体包括智能手机及VR领域。2016年以来液晶显示市场日益成熟，同质化竞争日趋激烈，随着OLED面板在智能手机的应用不断深入，OLED市场在销量和应用上实现了快速突破。包括智能手机市、电视面板、智能可穿戴设备、平板电脑、AR/VR、车载面板等领域对OLED屏幕需求较大，加剧了OLED面板供不应求的状况。凭借出色的视觉体验和低能耗性能等优势，OLED引领了新一波3C产品显示革命。

光刻胶是光刻工艺的核心材料，由感光剂、成膜树脂、溶剂与助剂这四种主要成分组成的对光敏感的混合体，是利用光化学反应经曝光、显影、蚀刻等工艺将所需要的细微图形从掩膜版转移到待加工衬底的图形转移介质，通过曝光其溶解度发生变化的耐蚀刻薄膜材料。光刻胶材料的成本只占半导体制造工序材料的3∽5％，但是光刻胶的质量和性能是影响集成电路性能、产品率和可靠性的关键因素，代表整个半导体行业发展水平的关键核心材料，具有指标性功能。光刻胶作为面板产业发展的关键性基础材料之一，是微电子化学品中技术含量最高的产品，其质量的优劣及制备技术的高低已成为制约OLED加工技术发展的瓶颈，其重要地位日益凸显。

随着面板行业技术的革新和技术的进步，对光刻胶的要求也越发的高，从分辨率来讲OLED从5um，到3um，再到现在的2um，接下来分辨率还会继续变小到达1.5um，甚至是1um，每一次技术的革新都是对光刻胶产品的一种挑战。随着5G市场的不断应用，OLED工厂对产能和效率提出了新的要求，要求光刻胶的感度(曝光能量)比之前要有提升，感度＝光刻胶照度×曝光时间，照度固定的同时，缩短曝光时间，取得较低的曝光能量，这样有利于提升产能。

影响光刻胶分辨率和耐蚀刻性的主体是酚醛树脂，聚合级酚醛树脂含有六种二甲基苯酚的同分异构体，分别为：2,3-二甲基苯酚、2,4-二甲基苯酚、2,5-二甲苯苯酚、2,6-二甲苯苯酚、3,4-二甲苯苯酚、3,5-二甲基苯酚酚，其甲级位置的不同和分子量的不同直接决定者酚醛树脂在光刻胶中碱溶速率和耐干刻性能，基于此性能。为增加光刻胶的涂布均一性、减少Mura，改善涂布等特性，通常大尺寸面板光刻胶中都会添加很多的助剂，这些助剂由于有着各自表面活性，在管道进料时候容易与空气混合，产生气泡，在烘烤时候出现局部膜厚不均匀的现象，为改善此现象，通常需要在光刻胶中加入消泡剂。

因此，有必要提供一种新的OLED array制程用正性光刻胶来解决上述问题。

【发明内容】

本发明的主要目的在于提供一种OLED array制程用正性光刻胶，在不改变光刻胶在尺寸面板上的其他性能的前提下，大大提高了光刻胶的分辨率和感度。

本发明通过如下技术方案实现上述目的：一种OLED array制程用正性光刻胶，其包括混合酚醛树脂、光敏剂、溶剂、剂添加、流平剂；所述混合酚醛树脂包括2,4-二甲基苯酚占比为60～70％、3,5-二甲基苯酚占比10～30％、2,6-二甲基苯酚占比为10～30％，所述2,4-二甲基苯酚的分子量为3000～4000，所述3,5-二甲基苯酚的分子量为2000～3000，过高或者过低的混合比率都会影响其涂布和曝光等性能；所述光敏剂的结构式为：

其中，R1、R2、R3、R4、R5、R6为C1～C6直链或支链烷基、C1～C6甲氧基、乙氧基、羧基、羟基、氧代、芳香基、硝基中的一种或多种；A、B为独立的且包含有甲氧基、乙氧基、氧原子中一种或多种的混合物；所述光敏剂在光刻胶中占比例为3～6份，低于3份或者高于6份都会产生曝光能量的偏差，甚至影响图形貌。

进一步的，所述混合酚醛树脂的具有如下结构：

其中，R1、R2、R3、R4、R5是独立的包含CH3、H或者OH的一种或者多种混合物，其主要包含分子量在2000-4000之间，分布在1～2之间，过高或者过低分子量和分布都会影响其耐蚀刻性和碱溶解速率。

进一步的，所述溶剂为丙二醇甲醚醋酸酯和乳酸乙酯的混合物，其中乳酸乙酯占丙二醇甲醚醋酸酯的比率在3～5％。

进一步的，所述溶剂在光刻胶中占比为78～100份。

进一步的，所述添加剂为二乙基氨甲基三乙氧基硅烷；所述添加剂在光刻胶中占比为300ppm～600ppm。

进一步的，所述流平剂在光刻胶中占比为200～600ppm份。

进一步的，所述消泡剂的主要特征成分包括改性硅聚二甲基硅氧烷、有机硅混合物。

进一步的，所述消泡剂在光刻胶中占比为50～500ppm。

与现有技术相比，本发明OLED array制程用正性光刻胶的有益效果在于：采用多种不同结构的酚醛树脂搭配最优配比，使其发挥每种酚醛树脂的官能团作用，同时选择感光速率较快的光敏剂，有效提升光刻胶感度。

【附图说明】

图1为本发明实施例制备的光刻胶经过涂布后进行涂布均一性检测结果图；

图2为本发明实施例制备的光刻胶经过涂布后进行曝光线条测试结果图。

【具体实施方式】

实施例一：

本实施例为一种OLED array制程用正性光刻胶，其包括混合酚醛树脂、光敏剂、溶剂、剂添加、流平剂；所述混合酚醛树脂包括2,4-二甲基苯酚占比为60～70％、3,5-二甲基苯酚占比10～30％、2,6-二甲基苯酚占比为10～30％，过高或者过低的混合比率都会影响其涂布和曝光等性能；所述光敏剂的结构式为：

其中，R1、R2、R3、R4、R5、R6为C1～C6直链或支链烷基、C1～C6甲氧基、C1～C6乙氧基、羧基、羟基、氧代、芳香基、硝基；A、B是独立的包含甲氧基、乙氧基、氧原子、C1～C6直链或支链烷基；所述光敏剂在光刻胶中占比例为3～6份，低于3份或者高于6份都会产生曝光能量的偏差，甚至影响图形貌。本实施例光敏剂采用三个苯环为母体，接枝为感光基团与初期的二苯环结构，其吸光效率可增加20％以上，当吸收相同的光能量时，所需的光敏剂添加量则可相应的减少，降低了配制成本。

所述混合酚醛树脂的具有如下结构：

所述混合酚醛树脂中，所述2,4-二甲基苯酚的分子量为3000～4000，所述3,5-二甲基苯酚的分子量为2000～3000。

在合成的树脂里面，对溶解性能、线条分辨率和抗蚀刻性能有着很大的要求，经过本申请人的分析和试验得知：2,4-二甲基苯酚的分辨率比较好，显影适中，但是抗蚀刻能力弱；2,6-二甲基苯酚的溶解速率高，但分辨率差，抗蚀刻能力差；3,5-二甲基苯酚的抗蚀刻性能比较强，但是溶解速率和分辨率差。故此本实施例选取这三种树脂进行混合搭配，充分利用三者的特性，通过各个特性的互补配合，保障光刻胶树脂最优的溶解速率、分辨率和抗干法蚀刻性能。

2,4-二甲基苯酚、2,6-二甲基苯酚、3,5-二甲基苯酚三者的性能分析配比实验如表1所示。

表1

所述溶剂为丙二醇甲醚醋酸酯和乳酸乙酯的混合物，其中乳酸乙酯占丙二醇甲醚醋酸酯的比率在3～5％，全部溶剂在光刻胶中所占的比例在78～100份之间，低于78份或者高于100份，都会影响粘度的偏差，同时涂布后经过VCD程序时，对涂布的膜厚和涂布均一性产生影响。

所述添加剂为二乙基氨甲基三乙氧基硅烷。添加剂在光刻胶中所占的比例300ppm～600ppm之间，低于300ppm或者高于600ppm都会对光刻胶的粘附性产生影响。

所述流平剂为比克化学有限公司产品BYK-333。流平剂在光刻胶中所占的比例在200～600ppm份之间，低于200ppm或者高于600ppm份都会对光刻胶的流平性产生影响。

所述消泡剂为江苏艾森半导体材料股份有限公司BY-01产品，其主要特征成分为改性硅聚二甲基硅氧烷和有机硅混合物。消泡剂在光刻胶所占比例为50～500ppm，低于50ppm或者高于500ppm份都会影响光刻胶的消泡性能。

通过配比形成混合酚醛树脂，能提高光刻胶在大尺寸面板的分辨率和抗蚀刻能力；采用本实施例所述的光敏剂，可有效提高光刻胶的感度；添加剂的作用主要在于改善光刻胶涂布均一性，消除mura和气泡；采用多种溶剂混合，其作用在于使得光刻胶在烘烤时候膜厚均一性好且胶边缘不产生收缩，从而可以满足OLED Array制程的使用要求。

为了验证本方案的有效性，本实施例按照上述成分配比制备了一种光刻胶，具体如下：

在加仑瓶中按照比例添加光刻胶各组分：

酚醛树脂25份；

光敏剂3份；

添加剂500ppm；

流平剂400ppm；

消泡剂100ppm；

溶剂87份；

溶解混合后，经过0.2um滤芯过滤。

涂布：

Mura检测

将核实粘度的光刻胶经过spin机台涂布，在8inch硅片涂布后，经过合适温度烘烤，测试经过钠灯测试没有mura，在膜厚仪上测试膜厚均一性。

如图1所示，涂布均一性为0.3％，膜厚单位为微米。

曝光线条测试：

根据不同曝光能量，不同的显影时间，找到最小的线宽，切片做SEM测试。测试结果如图2所示，从SEM图片来看，此款OLED Array光刻胶的分辨率在1.0um。由于目前行业的正常使用光刻胶的分辨率在2um以上，该款光刻胶其主体成分确定后，在分辨率上有很大的提升。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种OLED array制程用正性光刻胶，其特征在于：其包括混合酚醛树脂、光敏剂、溶剂、添加剂、流平剂；所述混合酚醛树脂包括由2,4-二甲基苯酚制得的酚醛树脂60～70%、由3,5-二甲基苯酚制得的酚醛树脂10～30%、由2,6-二甲基苯酚制得的酚醛树脂10～30%，所述由2,4-二甲基苯酚制得的酚醛树脂的分子量为3000～4000，所述由3,5-二甲基苯酚制得的酚醛树脂的分子量为2000～3000；所述光敏剂的结构式为：

其中，R₁、R₂、R₃、R4、R5、R6为C1~C6直链或支链烷基、甲氧基、乙氧基、羧基、羟基、芳香基、硝基中的一种或多种；A、B是独立的且包含有甲氧基、乙氧基、氧原子中一种或多种的基团；所述混合酚醛树脂分子量为2000~4000，分子量分布在1~2之间。

2.如权利要求1所述的OLED array制程用正性光刻胶，其特征在于：所述光敏剂在光刻胶中占比例为3~6份。

3.如权利要求1所述的OLED array制程用正性光刻胶，其特征在于：所述溶剂为丙二醇甲醚醋酸酯和乳酸乙酯的混合物，其中乳酸乙酯占丙二醇甲醚醋酸酯的比率在3～5%。

4.如权利要求1所述的OLED array制程用正性光刻胶，其特征在于：所述溶剂在光刻胶中占比为78~100份。

5.如权利要求1所述的OLED array制程用正性光刻胶，其特征在于：所述添加剂为二乙基氨甲基三乙氧基硅烷；所述添加剂在光刻胶中占比为300ppm～600ppm。

6.如权利要求1所述的OLED array制程用正性光刻胶，其特征在于：所述流平剂在光刻胶中占比为200~600ppm份。

7.如权利要求1所述的OLED array制程用正性光刻胶，其特征在于：还包括消泡剂，所述消泡剂的主要特征成分包括改性硅聚二甲基硅氧烷、有机硅混合物。

8.如权利要求7所述的OLED array制程用正性光刻胶，其特征在于：所述消泡剂在光刻胶中占比为50~500ppm。