[发明专利]光致蚀刻剂用显影液及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种光致蚀刻剂用显影液及其制备方法与应用。

背景技术

在平板显示领域中，有机电致发光显示(OLED)因其超轻薄、全固化、自发光、视角广、响应速度快、温度适应性广、可实现柔软显示等诸多突出的性能，因此其应用前景比普通的LCD更丰富。目前OLED已经成功的应用于商业、通讯、计算机、消费类电子产品、工业、交通等多领域，许多大公司都投巨资进行OLED的研发与生产。

在OLED的制备过程中为获得所需要的各种精细图像，需要利用光致抗蚀剂涂布在基板上形成薄膜之后以光罩遮挡并进行曝光，再以碱性显影液显像，除去未曝光的部分，以此获得所需要的图像。如阴极隔离柱的制备、有机功能薄膜的制备和金属电极的制备等主要流程的核心工艺都涉及光刻(Photoetching)工艺。一般来说，一次完整的光刻过程需要由一下步骤组成。

·清洗工艺：玻璃基板投入，清洗、干燥工艺，用清洗机清洗玻璃基板，并烘干。

·镀膜工艺：利用真空蒸镀法在基板上形成一层有机薄膜或金属膜。

·涂胶工艺：用涂胶机在处理好的有机薄膜或金属膜上涂布紫外感光的光致抗蚀剂。光致抗蚀剂膜厚度一般控制在左右。

·光致抗蚀剂固化工艺：前烘工艺、高温烘焙、固化光光致抗蚀剂。

·曝光工艺：紫外线通过具有栅极图形的掩模板照射光致抗蚀剂。有图形的部分挡住UV光，被紫外照射的光致抗蚀剂发生化学反应变软(正性光致抗蚀剂)。

·显影工艺：用显影液除去光致抗蚀剂软化的部分。

·后烘工艺：对显影液处理后的玻璃基板进行高温烘焙。

·蚀刻工艺：蚀刻分湿刻和干刻两种工艺类型。前者是用腐蚀液对金属进行处理，除去不需要的部分，后者是用减压下的气体放电形成等离子体与金属反应。

·剥离工艺：剥离也分湿法和干法。前者是用剥离液除去形成图形时使用的光致抗蚀剂；后者是在减压条件下，用氧气或臭氧或UV使光致抗蚀剂氧化并挥发而除去，又称灰化。

常用的光致抗蚀剂为碱可溶性树脂，如酚醛树脂、亚克力树脂及聚对羟基苯乙烯等，通常利用紫外光进行照射后改变高分子树脂的分子结构及其在碱类物质中的溶解度，从而能够溶解于碱性显影液中。碱性显影液中所使用的碱性化合物包括无机碱和有机碱两大类，典型的有机碱包括氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、磷酸钠、磷酸二氢钠、醋酸钠等；典型的有机碱包括四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵或烷基醇胺等碱性化合物。在美国专利US7150960、日本专利特开平10-10749、特开平4-51020、中国专利CN1392973A、CN1238768C、CN101290480A等中都有对这些显影液及其组成的披露。

目前这些发明所涉及的碱性化合物都是一些传统结构的碱性化合物，随着OLED的发展，曝光技术及刻蚀精度的不断提高，对新型显影液的要求也越来越高。因为在显影的过程中发现，当光致抗蚀剂在涂膜、预烘和曝光后，其涂膜未曝光的部分含有酸性官能团，这些酸性官能团在碱性显影液中，与碱反应形成能够溶解在水中的水溶性有机聚合物盐。当所溶解的这些有机聚合物盐在显影过程中不断积累时，随着浓度的不断增加，显影的速度开始不断降低，并且显影槽中会产生未显影部位颗粒或未溶解物的残存。这些颗粒或不溶物的存在会造成显影后难以得到非常精确的光致抗蚀剂图像。而OLED的像素点的尺寸通常很小，尺寸在几百微米，空间精度一般要求低于十微米。如果不能得到高精度的光阻图像，将直接影响平板显示图像的显示品质，降低面板生产线的良率。为了改善上述不良现象，目前人们采用了多种方法进行改善。如美国专利US7150960和中国专利CN02156178.8中有在碱性溶液中加入非离子表面活性剂的方法，中国专利CN1392973A中有碱性溶液加入阳离子表面活性剂的办法，日本专利特开平06-308316号公报通过在显影液中加入部分纤维素、醚、酮、酯有机溶剂来提高显影液的显影性，但对残渣的除去效果并不好，消泡性也较差，日本专利特开平10-10749中有在碱性溶液中加入阴离子表面活性剂的办法。这些方法的出现，在很大程度上解决了显影过程中残渣的现象，具有改善显示图像品质的功效。但由于表面活性剂在碱溶液尤其是无机碱溶液中的溶解度存在一定限制，因此人们目前广泛采用的是有机碱溶液，典型的有机碱包括四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵或烷基醇胺等碱性化合物。为了进一步改善表面活性剂在这些有机碱溶液中的溶解性，提高显影效率，增强显影精度，对新型显影液组成物也提出了更高的要求。