一種新型有機(jī)負(fù)膠顯影液及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種負(fù)膠顯影液。屬于微電子化學(xué)試劑技術(shù)領(lǐng)域。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003]光學(xué)曝光過(guò)程中，為了將掩模上的圖形轉(zhuǎn)移到圓片上，輻照必須作用在光敏物質(zhì)上，該光敏物質(zhì)必須通過(guò)光照，改變材料性質(zhì)，使在完成光刻工藝后，達(dá)到轉(zhuǎn)移圖形的目的。該光敏物質(zhì)稱為光刻膠。
[0004]酚醛樹(shù)脂基化合物是IC制造中最常用的光刻膠的主要成分。膠中通常有三種成分，即樹(shù)脂或基體材料、感光化合物(PAC)、溶劑。PAC是抑制劑，感光前，抑制光刻膠在顯影液中的溶解。感光后，起化學(xué)反應(yīng)，增加了膠的溶解速度。
[0005]光刻膠分正膠和負(fù)膠。
[0006]正膠:曝光區(qū)在顯影后溶化，非曝光區(qū)留下。
[0007]負(fù)膠:曝光區(qū)在顯影后留下，非曝光區(qū)在顯影液中溶解。
負(fù)膠為包含聚乙烯肉桂衍生物或環(huán)化橡膠衍生物雙鍵的聚合物。典型的負(fù)膠是疊氮感光膠，如環(huán)化聚異戊二烯。在負(fù)膠曝光時(shí)，產(chǎn)生大量的交聯(lián)聚合，成為互相連接的大樹(shù)脂分子，很難在顯影液中溶解。從而負(fù)膠的曝光部分在顯影后保留。而未曝光部分則在顯影時(shí)去除。
[0008]TFT-LCD是Thin Film Transistor Liquid Crystal Display 的縮寫(xiě)，指的是薄膜晶體管液晶顯示屏。TFT-1XD制作流程:TFT-1XD是由兩片偏光板，兩片玻璃，中間加上液晶，另外再加上背光源組成的。其生產(chǎn)過(guò)程中就需要使用到負(fù)膠顯影液。
[0009]現(xiàn)有負(fù)膠顯影液大多采用二甲苯，常見(jiàn)問(wèn)題:
a、顯影不完全(Incomplete Development)。表面還殘留有光刻膠。
[0010]b、顯影不夠(Under Development)。顯影的側(cè)壁不垂直。
[0011]C、過(guò)度顯影(Over Development)?？拷砻娴墓饪棠z被顯影液過(guò)度溶解，形成臺(tái)階。
[0012]d、顯影穩(wěn)定性差，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。
[0013]e、金屬招基板易被腐蝕，從而降低廣品成品率。
[0014]f、二甲苯有毒性，長(zhǎng)期使用會(huì)慢性中毒。
[0015]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016]本發(fā)明目的之一在于克服現(xiàn)有負(fù)膠顯影液技術(shù)中的不足，設(shè)計(jì)一種高品質(zhì)、低成本的負(fù)膠顯影液，該配方蝕刻顯影穩(wěn)定，并且可以保護(hù)金屬鋁基板不被腐蝕。
[0017]本發(fā)明另一個(gè)目的是為了克服負(fù)膠顯影液制備方法的不足，設(shè)計(jì)一種簡(jiǎn)潔、合理的新型負(fù)膠顯影液的制備方法。
[0018]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是設(shè)計(jì)一種新型負(fù)膠顯影液，其特征在于，所述蝕刻液包括環(huán)戊酮、有機(jī)溶劑、鋁保護(hù)劑。所述組分中各物質(zhì)質(zhì)量配比如下:環(huán)戊酮85%~99.8%、有機(jī)溶劑 0.1%~15%、鋁保護(hù)劑 0.001%~0.1%。
[0019]其中，所述有機(jī)溶劑包括石油醚、四氫呋喃或環(huán)氧乙烷；所述有機(jī)溶劑各組分質(zhì)量比為:石油醚:四氫呋喃(或環(huán)氧乙烷)=30~50:1。
[0020]其中:鋁保護(hù)劑包括鉬酸鈉、苯并三氮唑、卩丫啶、硫脲；
所述鋁保護(hù)劑各物質(zhì)質(zhì)量比為:鉬酸鈉:苯并三氮唑:吖啶:硫脲=5~7: 1-2: 0~1:0~1。其主要作用是使基板鋁表面鈍化，形成一層致密的氧化物薄膜，從而阻止基板鋁進(jìn)一步受到腐蝕。
[0021]本發(fā)明的技術(shù)方案還包括一種新型有機(jī)負(fù)膠顯影液的制備方法，該制備方法包括如下加工步驟:
第一步:將強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂分別加入到環(huán)戊酮、石油醚、四氫呋喃或環(huán)氧乙烷、鋁保護(hù)劑中，攪拌混合，然后濾出強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂；
第二步:將環(huán)戊酮、石油醚、四氫呋喃或環(huán)氧乙烷、鋁保護(hù)劑等原料按上述配比稱重配置；
第三步:先加入環(huán)戊酮至配料罐，在攪拌下加入石油醚，再在攪拌下加入四氫呋喃或環(huán)氧乙烷，將混合液攪拌均勻后，攪拌下加入鋁保護(hù)劑，混合均勻；
第四步:將混合物通入過(guò)濾器中過(guò)濾，得到所述新型有機(jī)負(fù)膠顯影液。
[0022]其中，強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂為強(qiáng)酸性苯乙烯系陽(yáng)離子交換樹(shù)脂，所述強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂與所述環(huán)戊酮、石油醚、四氫呋喃或環(huán)氧乙烷的質(zhì)量比值為0.18-0.20。
[0023]其中，所述過(guò)濾的次數(shù)至少3次，所述過(guò)濾器的微濾膜孔徑為0.08-0.25 μπι，所述過(guò)濾在每立方米空氣中顆粒度大于0.5 μπι的不超過(guò)100個(gè)的百級(jí)凈化環(huán)境中進(jìn)行。
[0024]其中，所述攪拌為機(jī)械攪拌或磁力攪拌，所述新型有機(jī)負(fù)膠顯影液的制備是在常溫、常壓的狀態(tài)下進(jìn)行。
[0025]實(shí)施過(guò)程:將配置好的顯影液置于溫控槽內(nèi)，控制其溫度在25°C ±2°C。將待顯影的基板傳送至顯影液槽內(nèi)進(jìn)行浸泡或者噴淋100s~150s，然后進(jìn)行水洗、吹干、后烘，得到顯影后的光刻膠基板。隨后進(jìn)行光學(xué)顯微鏡觀察以及SEM觀察，測(cè)量光刻膠的顯影效果。
[0026]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
在高效去除有機(jī)負(fù)膠的同時(shí)，采用鋁保護(hù)劑有效阻止了芯片的鋁基板不被顯影液腐蝕，大幅提尚了廣品的良率。
[0027]
【具體實(shí)施方式】
[0028]現(xiàn)結(jié)合生產(chǎn)工藝對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述。
[0029]實(shí)施例1
本發(fā)明是一種新型負(fù)膠顯影液，所述蝕刻液包括環(huán)戊酮、有機(jī)溶劑、鋁保護(hù)劑。所述組分中各物質(zhì)質(zhì)量配比如下:環(huán)戊酮99.8%、有機(jī)溶劑0.1%、鋁保護(hù)劑0.1%。
[0030]其中，所述有機(jī)溶劑包括石油醚和四氫呋喃；所述有機(jī)溶劑各組分質(zhì)量比為:石油醚:四氫呋喃=50:1。添加四氫呋喃的目的是為了增強(qiáng)鋁保護(hù)劑的溶解性能。[0031 ] 其中鋁保護(hù)劑包括鉬酸鈉、苯并三氮唑、吖啶、硫脲，所述鋁保護(hù)劑各物質(zhì)質(zhì)量比為:鉬酸鈉:苯并三氮唑:吖啶:硫脲=7:1:1:10
[0032]本發(fā)明的技術(shù)方案還包括一種新型有機(jī)負(fù)膠顯影液的制備方法，該制備方法包括如下加工步驟:
第一步:將強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂分別加入到環(huán)戊酮、石油醚、四氫呋喃、鋁保護(hù)劑中，攪拌混合，然后濾出強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂；
第二步:將環(huán)戊酮、石油醚、四氫呋喃、鋁保護(hù)劑等原料按上述配比稱重配置；
第三步:先加入環(huán)戊酮至配料罐，在攪拌下加入石油醚，再在攪拌下加入四氫呋喃，將混合液攪拌均勻后，攪拌下加入鋁保護(hù)劑，混合均勻；
第四步:將混合物通入過(guò)濾器中過(guò)濾，得到所述新型有機(jī)負(fù)膠顯影液。
[0033]其中，強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂為強(qiáng)酸性苯乙烯系陽(yáng)離子交換樹(shù)脂，所述強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂與所述環(huán)戊酮、石油醚、四氫呋喃的質(zhì)量比值為0.20。
[0034]其中，所述過(guò)濾的次數(shù)為3次，所述過(guò)濾器的微濾膜孔徑為0.25 μπι，所述過(guò)濾在每立方米空氣中顆粒度大于0.5 μπι的不超過(guò)100個(gè)的百級(jí)凈化環(huán)境中進(jìn)行。
[0035]其中，所述攪拌為機(jī)械攪拌，所述新型有機(jī)負(fù)膠顯影液的制備是在常溫、常壓的狀態(tài)下進(jìn)行。
[0036]實(shí)施過(guò)程:將配置好的顯影液置于溫控槽內(nèi)，控制其溫度在25°C ±2°C。將待顯影的基板傳送至顯影液槽內(nèi)進(jìn)行浸泡或者噴淋100s，然后進(jìn)行水洗、吹干、后烘，得到顯影后的光刻膠基板。隨后進(jìn)行光學(xué)顯微鏡觀察以及SEM觀察，測(cè)量光刻膠的顯影效果。
[0037]顯影初期無(wú)殘留，隨著負(fù)膠(PR)濃度升高殘留風(fēng)險(xiǎn)增加，壽命(lift time)較小，線寬特性(⑶profile)較好，線寬角度(⑶Taper)穩(wěn)定性較好，⑶線性度較好(無(wú)毛邊現(xiàn)象)，CD穩(wěn)定性較差，CD隨時(shí)間變化較好(顯影可控性較好)，無(wú)剝落現(xiàn)象，對(duì)底層金屬(Al)的腐蝕較小。
[0038]
實(shí)施例2
本發(fā)明是一種新型負(fù)膠顯影液，所述蝕刻液中各物質(zhì)質(zhì)量百分比如下:環(huán)戊酮99%、有機(jī)溶劑0.99%、鋁保護(hù)劑0.01%。
[0039]其中，所述有機(jī)溶劑包括石油醚和四氫呋喃；所述有機(jī)溶劑各組分質(zhì)量比為:石油醚:四氫呋喃=40:1。添加四氫呋喃的目的是為了增強(qiáng)鋁保護(hù)劑的溶解性能。
[0040]其中鋁保護(hù)劑包括鉬酸鈉、苯并三氮唑、吖啶、硫脲，所述鋁保護(hù)劑各物質(zhì)質(zhì)量比為:鉬酸鈉:苯并三氮唑:吖啶:硫脲=5:1:1: 0.5ο
[0041 ] 其制備方法與實(shí)施例1相同。
[0042]實(shí)施過(guò)程:將配置好的顯影液置于溫控槽內(nèi)，控制其溫度在25°C ±2°C。將待顯影的基板傳送至顯影液槽內(nèi)進(jìn)行浸泡或者噴淋100s，然后進(jìn)行水洗、吹干、后烘，得到顯影后的光刻膠基板。隨后進(jìn)行光學(xué)顯微鏡觀察以及SEM觀察，測(cè)量光刻膠的顯影效果。
[0043]顯影效果:顯影無(wú)殘留，壽命(lift time)較大，線寬特性(⑶profile)較差，線寬角度(CD Taper)穩(wěn)定性較好，CD線性度較好(無(wú)毛邊現(xiàn)象)，CD穩(wěn)定性較好，CD隨時(shí)間變化較好(顯影可控性較好)，無(wú)剝落現(xiàn)象，對(duì)底層金屬(Al)