CN112612189B - 一种平板显示用正性光阻显影液 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种平板显示TFT‑array光刻制程中使用的正性光阻显影液。该正性光阻显影液的组成成分为有机碱2~5%、季铵盐双子表面活性剂0.5%~5%、非离子表面活性剂1%~10%、有机助剂0.5%~2%、余量为去离子水。本发明通过添加季铵碱双子表面活性剂，使所得正性光阻显影液具有良好的显影性和图案重现性，能有效提高良品率，满足高分辨率TFT显示屏的需求。同时，该显影液对光阻残渣溶解力强，泡沫少，工艺温度宽，具有较好应用前景。

Description

一种平板显示用正性光阻显影液

技术领域

本发明属于平板显示制造技术领域，具体涉及一种平板显示TFT-Array光刻制程中使用的正性光阻显影液。

背景技术

目前的平板显示行业，TFT-LCD和TFT-OLED是主流技术，随着显示技术对呈现效果的不断提高，光刻制程的精度也在提高。在LCD和OLED制造工艺中Array段工艺需要将正性光阻均匀涂布于基板后，以掩膜版遮挡进行曝光，再以碱性显影液进行显像，除去未曝光的部分，如此反复5-10次才能得到需要的精细图案，因此提高每一道制程的良率尤为重要。在显影工艺中，显影液的性能直接关系到显影的良率。目前业内对正性光阻显影液的改良基本上都是通过对表面活性剂进行优化，来不断提高显影的精度及良率。

公开号为CN101872136A的专利中提到了一种含有烷基糖苷表面活性剂的通用性显影液，该显影液具有良好的显影精度，但烷基糖苷类表面活性剂具有丰富而细腻的泡沫，大量的泡沫堆积会影响显影液和光阻界面的反应，导致良率下降，因而难以适应目前普遍使用的高压喷淋工艺。公开号为CN201110243898.1的专利提到了一种用于OLED的显影液，其通过添加含氟类表面活性剂有效降低了泡沫对工艺良率的影响，该体系显影液对g线光阻具有非常优异的显影效果，但是对i线光阻工艺、DUV光阻工艺的显影速度过快，会影响图案精度。

发明内容

为了克服现有工艺中的难题，本发明提供了一种平板显示TFT-Array光刻制程中使用的正性光阻显影液，其具有良好的显影性和图案重现性，能满足高分辨率TFT显示屏的需求。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种平板显示用正性光阻显影液，其组成成分及各成分所占质量百分数如下：

有机碱 2~5%；

季铵盐双子表面活性剂 0.5%~5%；

非离子表面活性剂 1%~10%；

有机助剂 0.5%~2%；

余量为去离子水。

其中，所述有机碱为季铵碱或季铵碱与醇胺的混合物，所述季铵碱具体可选自四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵、乙醇胺、三乙醇胺、二异丙胺中的一种或多种。相对于无机碱来说，有机碱能有效防止金属离子残留可能导致的污染，具有显影稳定、亲和力好的特点。

所述季铵盐双子表面活性剂为3,3’-乙二酰氧基-2,2’-二羟基-二丙基-双（十二烷基二甲基氯化铵），其化学结构式如下：

。季铵盐双子表面活性剂的加入一方面可以与有机碱更好的匹配，另一方面能和非离子表面活性剂产生协同效应，改进非离子表面活性剂在碱性条件下不稳定的缺点，同时增强浸润和均匀的效果。

所述非离子表面活性剂为分子量在900~1100的烷基醇无规聚醚，其具体可选自丙二醇无规聚醚、丙三醇无规聚醚、十二醇无规聚醚、异构十三醇无规聚醚中的任意一种。本发明中使用的非离子表面活性剂具有优异的浸润、分散及渗透特点，可以防止脱落的小分子光阻堆积；同时该表面活性剂泡沫少，符合显影的高压喷淋工艺；另外，该表面活性剂在高浓度碱性条件下较稳定，且和季铵盐双子表面活性剂复配后可大大提高正性光阻显影液的昙点，有利于生产、运输以及各类工艺制程的使用。

所述有机助剂为质量浓度为20%的环胺类化合物水溶液，所述环胺类化合物可选自1-(2-羟乙基)嗪、1-(2-羟乙基)-4-甲基哌嗪、1-(3-羟基丙基)哌嗪、1-(3-羟丙基)-4-甲基哌嗪、1,4-二(2-羟乙基)哌嗪中的一种或多种。环胺类哌嗪有着与光阻类似的结构，其加入能有效的提高碱性物质和正胶光阻化学反应的稳定性，同时也可改善季铵碱因易与空气中的二氧化碳发生反应而导致的显影液碱度不稳定的情况。

所述去离子水在25℃时的电阻率不低于18ＭΩ。

本发明的进步效果在于：

在不改变目前业界最普遍应用的季铵碱体系的正胶显影液前提下，本发明通过将季铵盐双子表面活性剂与非离子表面活性剂复配，以及环胺类有机助剂的添加，有效降低了显影液的表面张力，抑制了残渣和泡沫产生，提高了显影精度，增强了显影液与光阻反应的稳定性，因而具有良好的应用前景。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此降本发明限制在所述的实施例范围之中。

在以下实施例中，除非另外注明，百分比或混合比是基于重量的。

所用季铵碱购自泉州市必拓精细化工限公司，所用有机碱购自莆田市嘉煌化工有限公司，所用季铵盐双子表面活性剂购自泉州市必拓精细化工限公司，所用非离子表面活性剂购自江苏省海安石油化工厂，所用环胺类有机助剂购自厦门市飞鹤化工有限公司，所用脂肪醇与环氧乙烷加的聚合物（EO=9）购自江苏省海安石油化工厂。

实施例

按表1配方配制正性光阻显影液，其具体配制方法是在常温下先将去离子水加入搅拌釜，然后在120r/m的转速下依次加入有机碱、有机助剂和表面活性剂（每种材料投入后搅拌5分钟并控制液温低于35℃时再添加下一种材料），所有材料添加完毕后再搅拌20分钟，最后将搅拌后的显影液依次通过孔径为2μm和0.5μm的两道滤芯过滤即可。

表1 正性光阻显影液各成分用量表

正性光阻显影液的性能测定

1、显影效果测试：

将正胶光阻以旋涂机通过离心力涂布在成膜后的玻璃面板上，形成膜厚约2.2μm的基材，经掩膜版（MASK）曝光后，于热板80℃预烘60秒，然后将上述基材于23℃条件下浸泡于1%的显影液水溶液中，浸泡时间80秒。用去离子水冲洗干净后，放置于200℃烘箱中烘烤30分钟。以光学显微镜（OM）及扫描电子显微镜（SEM）观察测量显影效果。评判标准如下：

☆：图形边缘干净、平整、无毛边；

×：图形边缘不干净或不平整或无毛边。

2、残渣：

光学显微镜（OM）以300倍显微镜观察上述显影后的基材图形无像素部位是否有残渣，评判标准如下：

☆：无残渣；

×：有残渣。

3、消泡性：

将20mL显影液加入100mL量筒中，15s内垂直震荡30次，静置1分钟后测量泡沫高度，评判标准分别如下：

☆：1cm以下；

○：1~2cm之间；

×：2cm以上。

4、工艺温度范围：

取显影液40mL于100mL烧杯中，放入磁力搅拌水浴锅中，搅拌条件下缓慢加热，以电子温度计测定烧杯内显影液温度，记录显影液出现浑浊达到昙点时的温度，再将烧杯缓慢冷却，待显影液澄清时再读取温度，以前述浑浊温度和此澄清温度平均后，根据下列温度做如下评价基准：

☆：40℃以上，温度范围宽；

○：30~40℃，温度范围适中；

×：30℃以下，温度范围窄。

测试结果如表2所示。

表2 正性光阻显影液的性能测试结果

从对比例1~6可以看出，单独使用非离子表面活性剂制备的显影液显影效果较差且体系稳定性也较差；而若使用其他有机助剂替换环胺类哌嗪有机助剂，也将明显影响其显影性能及体系稳定性。而从实施例1~9可以看出，在合适的配比范围内，双子表面活性剂和非离子表面活性剂之间可产生优异的协同效应，促进正性光阻显影液具稳定且均匀的显影性能，同时图形无残渣、低泡、工艺温度调整范围宽，即其各项性能均优于对比例。

以上所述仅为本发明的优选实施例，本行业的技术人员应该了解，本发明并非因此限制其专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效成分变换，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (3)

1.一种平板显示用正性光阻显影液，其特征在于：所述正性光阻显影液的组成成分及各成分所占质量百分数如下：

有机碱 2~5%；

季铵盐双子表面活性剂 0.5%~5%；

非离子表面活性剂 1%~10%；

有机助剂 0.5%~2%；

余量为去离子水；

所述季铵盐双子表面活性剂为3,3’-乙二酰氧基-2,2’-二羟基-二丙基-双（十二烷基二甲基氯化铵），其化学结构式如下：

；

所述非离子表面活性剂为分子量在900~1100的烷基醇无规聚醚；

所述有机助剂为质量浓度为20%的环胺类化合物水溶液，所述环胺类化合物选自1-(2-羟乙基)嗪、1-(2-羟乙基)-4-甲基哌嗪、1-(3-羟基丙基)哌嗪、1-(3-羟丙基)-4-甲基哌嗪、1,4-二(2-羟乙基)哌嗪中的一种或多种。

2.根据权利要求1所述的正性光阻显影液，其特征在于：所述有机碱为季铵碱或季铵碱与醇胺的混合物。

3.根据权利要求1所述的正性光阻显影液，其特征在于：所述去离子水在25℃时的电阻率不低于18ＭΩ。