CN115453819A

CN115453819A - 可用于平板显示器制造工艺的化学放大型光致抗蚀组合物

Info

Publication number: CN115453819A
Application number: CN202211202716.0A
Authority: CN
Inventors: 吴世泰; 韩冬
Original assignee: Tianjin Hanjiang Technology Development Co ltd
Current assignee: Tianjin Jiuri Semiconductor Materials Co ltd
Priority date: 2022-09-29
Filing date: 2022-09-29
Publication date: 2022-12-09

Abstract

本发明公开了可用于平板显示器制造工艺的化学放大型光致抗蚀组合物，该组合物由质量比为10‑30：100的固体成分和有机溶剂组成，所述固体成分包括成膜树脂、光敏剂和表面活性剂；与现有的PAC TYPE PHOTORESIST(光敏剂类型光刻胶)相比分辨率更高，可以制作出更精密的图形(pattern)，可以制作出更精密的面板。

Description

可用于平板显示器制造工艺的化学放大型光致抗蚀组合物

技术领域

本发明涉及一种可用于高分辨率平板显示器制造工艺的化学放大型光致抗蚀组合物。

背景技术

为了改善画质，人们对平板显示器的像素要求越来越高，显示器每英寸像素数值(PPI＝pixel per inch)越高，则给出的画质则越清晰。例如，在现有电视机屏幕型号中，相同面积内2K电视的像素点数为1920×1080个；4K电视像素点增加到3840×2160个；而8K电视则进一步增加到7680×4320个。为了生产更高像数值的平板显示器，平板显示器制造企业在生产工艺中需要进一步缩小薄膜晶体管TFT的大小，从而制成高分辨率产品；而将TFT进一步细微化，则需要提高光刻工艺的分辨率。

R＝分辨率,K1＝工艺因子,NA＝数值孔径,λ＝曝光波长

理论上瑞利辐射公式(Rayleigh's formula)揭示了如何实现精细化图形制作的原理。要提高图形的分辨率，在一定条件下可通过缩短曝光机光源波长或者使用高数值孔径曝光机来实现。

然而，目前平板显示器制造工艺中所使用的曝光机光源普遍采用波长为365nm i-线，或者使用包含365nm i-线、400nm h-线、436nm g-线的宽带光源，无法通过缩短曝光光源波长的方式来提高分辨率；同时，在平板显示器制作工艺中，如果增加镜头的数值孔径，则需要延长曝光时间，从而导致实际生产力下降，因此，通过使用高数值孔径的曝光机来提高平板显示器的分辨率也不具有可行性。目前平板显示器制造工艺中普遍使用的曝光机数值孔径约为0.08–0.1左右。

因此，使用低数值孔径曝光机和现有的光致抗蚀剂，在平板显示器量产中可以实现的极限分辨率约为2μm，而制作高清显示屏需要1000像数值以上的高分辨率平板显示器。例如，生产虚拟仿真设备时需要1.5μm左右分辨率的显示器。但利用目前普遍使用的曝光机设备和光致抗蚀剂，无法在面板显示器量产中稳定实现1.5μm左右分辨率。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供可用于平板显示器制造工艺的化学放大型光致抗蚀组合物。

本发明的技术方案概述如下：

可用于平板显示器制造工艺的化学放大型光致抗蚀组合物，是由质量比为10-30：100的固体成分和有机溶剂组成，所述固体成分包括成膜树脂、光敏剂和表面活性剂；

所述成膜树脂为式III～XII所示聚合物中至少一种；

式III～XII中：

R1选自-H、-OH或-CH₃；

R2选自-H、-OH或-CH₃；

式III-XII所示聚合物的重均分子量为1000-20000。

所述成膜树脂的质量占固体成分质量的65％～80％，光敏剂的质量占固体成分质量的15％～30％；表面活性剂的质量占固体成分质量的0.001％～5％。

所述光敏剂优选为光产酸剂、或由重氮醌类光敏剂和光产酸剂按任意质量比混合而成。

所述光产酸剂为式1～式6中所示化合物任意一种：

所述重氮醌类光敏剂如式7～10中所述化合物任意一种：

式7～式10中D选自式11或式12：

所述表面活性剂为Si-Type：TEGO 440(EVONIK)或F-Type F-560(DIC)。

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至少一种。

本发明的优点：

与现有的PAC TYPE PHOTORESIST(光敏剂类型光刻胶)相比分辨率更高，可以制作出更精密的图形(pattern)，可以制作出更精密的面板。

附图说明

图1为用扫描电镜(SEM)测量1.5μm L/S的图形状态。

具体实施方法

下面通过具体实施例对本发明作进一步的说明。

成膜树脂III-XII，结构如下：

式III～XII中：

R1选自-H、-OH或-CH₃；

R2选自-H、-OH或-CH₃；

式III-XII所示聚合物的重均分子量为1000-20000。

光产酸剂为式1～式6中所示化合物任意一种：

重氮醌类光敏剂如式7～10中所述化合物任意一种：

式7～式10中D选自式11或式12：

实施例1

可用于平板显示器制造工艺的化学放大型光致抗蚀组合物，由质量比为20：100的固体成分和有机溶剂组成，所述固体成分包括成膜树脂、光敏剂和表面活性剂；

成膜树脂为式III所示聚合物，式III中，R1为-CH₃；R2为-CH₃；重均分子量为10000；

成膜树脂的质量占固体成分质量的70％，光敏剂的质量占固体成分质量的25％；表面活性剂的质量占固体成分质量的5％。

光敏剂为光产酸剂，光产酸剂如式1所示。

表面活性剂为Si-Type：TEGO 440(EVONIK)；

所述有机溶剂为(2-乙氧基乙基)醋酸酯。

各实施例的制备：将成膜树脂与光敏剂混合均匀，用有机溶剂溶解，加入表面活性剂，混合均匀，得到可用于平板显示器制造工艺的化学放大型光致抗蚀组合物。

将上述制备的可用于平板显示器制造工艺的化学放大型光致抗蚀组合物均匀涂覆在10厘米×10厘米的玻璃基板上，在100℃热板上烘焙60秒，然后使用Canon MPA 500F(设备型号)进行曝光，并再次将基板在110℃热板上烘焙60秒，然后在(质量浓度)2.38％四甲基氢氧化铵水溶液中显影60秒，用扫描电镜(SEM)测量1.5μm L/S的图形状态。见图1。

实施例2

可用于平板显示器制造工艺的化学放大型光致抗蚀组合物，由质量比为15：100的固体成分和有机溶剂组成，所述固体成分包括成膜树脂、光敏剂和表面活性剂；

成膜树脂为式IV所示聚合物，式IV中，R1为-H；R2为-CH₃；重均分子量为1000，

成膜树脂的质量占固体成分质量的65％，光敏剂的质量占固体成分质量的30％；表面活性剂的质量占固体成分质量的5％。

光敏剂为光产酸剂，光产酸剂如式2所示。

表面活性剂为Si-Type：TEGO 440(EVONIK)

所述有机溶剂为(2-甲氧基乙基)醋酸酯。

实施例3

可用于平板显示器制造工艺的化学放大型光致抗蚀组合物，由质量比为30：100的固体

成分和有机溶剂组成，所述固体成分包括成膜树脂、光敏剂和表面活性剂；

成膜树脂为式V所示聚合物，式V中，R1为-CH₃；R2为-H；重均分子量为5000，

成膜树脂的质量占固体成分质量的80％，光敏剂的质量占固体成分质量的15％；表面活性剂的质量占固体成分质量的5％；

光敏剂为光产酸剂，光产酸剂如式3所示。

表面活性剂为F-Type F-560(DIC)

所述有机溶剂为丙二醇甲醚醋酸酯。

实施例4

可用于平板显示器制造工艺的化学放大型光致抗蚀组合物，由质量比为10：100的固体成分和有机溶剂组成，所述固体成分包括成膜树脂、光敏剂和表面活性剂；

成膜树脂为式VI所示聚合物，式VI中，R1为-H；R2为H；重均分子量为7000，

成膜树脂的质量占固体成分质量的75％，光敏剂的质量占固体成分质量的24.999％；表面活性剂的质量占固体成分质量的0.001％；

光敏剂为光产酸剂，光产酸剂如式4所示。

表面活性剂为Si-Type：TEGO 440(EVONIK)

所述有机溶剂为丙二醇单甲醚。

实施例5

成膜树脂为式VII所示聚合物，式VII中，R1为-0H；R2为-0H；重均分子量为9000，

光敏剂为光产酸剂，光产酸剂如式5所示。

表面活性剂为Si-Type：TEGO 440(EVONIK)；

所述有机溶剂为乳酸乙酯。

实施例6

成膜树脂为式VIII所示聚合物，式VIII中，R1为-OH；R2为-CH₃；重均分子量为11000，

光敏剂为光产酸剂和重氮醌类光敏剂按质量比5：1的比例混合而成；

其中光产酸剂如式6所示，重氮醌类光敏剂由式7所示，式7中的D选自式11；

表面活性剂为F-Type F-560(DIC)

所述有机溶剂为醋酸丁酯。

实施例7

成膜树脂为式IX所示聚合物，式IX中，R1为-H；R2为-CH₃；重均分子量为13000，

成膜树脂的质量占固体成分质量的75％，光敏剂的质量占固体成分质量的24％；表面活性剂的质量占固体成分质量的1％。

光敏剂为光产酸剂和重氮醌类光敏剂按质量比1：1的比例混合而成，光产酸剂如式6所示，重氮醌类光敏剂由式8所示，式8中的D选自式12；

表面活性剂为Si-Type：TEGO 440(EVONIK)

所述有机溶剂为体积比为1：1的醋酸丁酯和乳酸乙酯组成。

实施例8

成膜树脂为式X所示聚合物，式X中，R1为-H；R2为-CH₃；重均分子量为15000，

成膜树脂的质量占固体成分质量的70％，光敏剂的质量占固体成分质量的29.95％；表面活性剂的质量占固体成分质量的0.05％。

光敏剂为光产酸剂和重氮醌类光敏剂按质量比为10：1的比例混合而成；光产酸剂如式1所示，重氮醌类光敏剂由式9所示，其中的D选自式11；

表面活性剂为Si-Type：TEGO 440(EVONIK)

所述有机溶剂为(2-乙氧基乙基)醋酸酯。

实施例9

可用于平板显示器制造工艺的化学放大型光致抗蚀组合物，由质量比为30：100的固体成分和有机溶剂组成，所述固体成分包括成膜树脂、光敏剂和表面活性剂；

成膜树脂为式XI所示聚合物，式XI中，R1为-H；R2为-CH₃；重均分子量为20000，

成膜树脂的质量占固体成分质量的70％，光敏剂的质量占固体成分质量的29％；表面活性剂的质量占固体成分质量的1％。

光敏剂为光产酸剂和重氮醌类光敏剂按质量比为5：1的比例混合而成；光产酸剂如式2所示，重氮醌类光敏剂由式10所示，其中的D选自式12；

表面活性剂为F-Type F-560(DIC)

所述有机溶剂为(2-乙氧基乙基)醋酸酯。

比较例1

将20克重均分子量为8000的酚醛树脂(间甲酚和对甲酚重量比为50:50),5克光敏剂BP PAC435用75克丙二醇甲醚醋酸酯混合，加入500ppm的硅酮型表面活性剂，混合均匀，得到典型的间/对酚醛树脂型光致抗蚀剂。

将上述制得的光致抗蚀剂均匀涂覆在10厘米×10厘米的玻璃基板上，在100℃热板上烘焙60秒，然后使用Canon MPA 500F(是设备型号)进行曝光，并再次将基板在110℃热板上烘焙60秒，然后在质量浓度2.38％四甲基氢氧化铵水溶液中显影60秒，用扫描电镜(SEM)测量1.5μm L/S的图形状态。见图1。

比较例2

将20克重均分子量为6000的酚醛树脂(间甲酚、对甲酚和3,5-二甲酚重量比为45:45:10),5克光敏剂BP PAC435用75克丙二醇甲醚醋酸酯混合，加入500ppm的硅酮型表面活性剂，混合均匀，得到典型的间/对/二甲酚醛树脂型光致抗蚀剂。

将上述制备的光致抗蚀剂均匀涂覆在10厘米×10厘米的玻璃基板上，在100℃热板上烘焙60秒，然后使用Canon MPA 500F(设备型号)进行曝光，并再次将基板在110℃热板上烘焙60秒，然后在质量浓度2.38％四甲基氢氧化铵水溶液中显影60秒，用扫描电镜(SEM)测量1.5μm L/S的图形状态。见图1。

比较例3

将20克重均分子量为4000的酚醛树脂(间甲酚和对甲酚和3,5-二甲酚重量比为45:45:10)，2克光敏剂BP PAC325和3克BP PAC435，用丙二醇甲醚醋酸酯75克混合，加入500ppm的硅酮型表面活性剂，混合均匀，得到典型的间/对/二甲酚醛树脂型光致抗蚀剂。

将上述制备的光致抗蚀剂均匀涂覆在10厘米×10厘米的玻璃基板上，在100℃热板上烘焙60秒，然后使用Canon MPA 500F(是设备型号)进行曝光，并再次将基板在110℃热板上烘焙60秒，然后在(质量浓度)2.38％四甲基氢氧化铵水溶液中显影60秒，用扫描电镜(SEM)测量1.5μm L/S的图形状态。见图1。

图1显示，

在比较例1中，用于大型显示屏工艺的典型光致抗蚀剂因图像损失严重而无法用于1.5μm工艺；

在比较例2中，常用于大型高清显示屏的高分辨率光致抗蚀剂也因图像损失严重而无法用于1.5μm工艺；

在比较例3中，用于移动OLED显示屏的高分辨率光致抗蚀剂与用于大型显示屏的光致抗蚀剂相比，图像损失虽不太严重，但轮廓清晰度及分辨率不高，因此仍无法用于1.5μm工艺。

与之相比，本发明的实施例1可以确认没有发生图像损失，能够清晰地呈现1.5μmL/S图像。

实验证明，本申请实施例2-9制备的可用于平板显示器制造工艺的化学放大型光致抗蚀组合物可以确认没有发生图像损失，能够清晰地呈现1.5μm L/S图像。