一种新型有机负胶显影液及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种负胶显影液。属于微电子化学试剂技术领域。
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【背景技术】
[0003]光学曝光过程中，为了将掩模上的图形转移到圆片上，辐照必须作用在光敏物质上，该光敏物质必须通过光照，改变材料性质，使在完成光刻工艺后，达到转移图形的目的。该光敏物质称为光刻胶。
[0004]酚醛树脂基化合物是IC制造中最常用的光刻胶的主要成分。胶中通常有三种成分，即树脂或基体材料、感光化合物(PAC)、溶剂。PAC是抑制剂，感光前，抑制光刻胶在显影液中的溶解。感光后，起化学反应，增加了胶的溶解速度。
[0005]光刻胶分正胶和负胶。
[0006]正胶:曝光区在显影后溶化，非曝光区留下。
[0007]负胶:曝光区在显影后留下，非曝光区在显影液中溶解。
负胶为包含聚乙烯肉桂衍生物或环化橡胶衍生物双键的聚合物。典型的负胶是叠氮感光胶，如环化聚异戊二烯。在负胶曝光时，产生大量的交联聚合，成为互相连接的大树脂分子，很难在显影液中溶解。从而负胶的曝光部分在显影后保留。而未曝光部分则在显影时去除。
[0008]TFT-LCD是Thin Film Transistor Liquid Crystal Display 的缩写，指的是薄膜晶体管液晶显示屏。TFT-1XD制作流程:TFT-1XD是由两片偏光板，两片玻璃，中间加上液晶，另外再加上背光源组成的。其生产过程中就需要使用到负胶显影液。
[0009]现有负胶显影液大多采用二甲苯，常见问题:
a、显影不完全(Incomplete Development)。表面还残留有光刻胶。
[0010]b、显影不够(Under Development)。显影的侧壁不垂直。
[0011]C、过度显影(Over Development)。靠近表面的光刻胶被显影液过度溶解，形成台阶。
[0012]d、显影稳定性差，产品质量不稳定。
[0013]e、金属招基板易被腐蚀，从而降低广品成品率。
[0014]f、二甲苯有毒性，长期使用会慢性中毒。
[0015]
【发明内容】
[0016]本发明目的之一在于克服现有负胶显影液技术中的不足，设计一种高品质、低成本的负胶显影液，该配方蚀刻显影稳定，并且可以保护金属铝基板不被腐蚀。
[0017]本发明另一个目的是为了克服负胶显影液制备方法的不足，设计一种简洁、合理的新型负胶显影液的制备方法。
[0018]为了实现上述目的，本发明的技术方案是设计一种新型负胶显影液，其特征在于，所述蚀刻液包括环戊酮、有机溶剂、铝保护剂。所述组分中各物质质量配比如下:环戊酮85%~99.8%、有机溶剂 0.1%~15%、铝保护剂 0.001%~0.1%。
[0019]其中，所述有机溶剂包括石油醚、四氢呋喃或环氧乙烷；所述有机溶剂各组分质量比为:石油醚:四氢呋喃(或环氧乙烷)=30~50:1。
[0020]其中:铝保护剂包括钼酸钠、苯并三氮唑、卩丫啶、硫脲；
所述铝保护剂各物质质量比为:钼酸钠: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铝表面钝化，形成一层致密的氧化物薄膜，从而阻止基板铝进一步受到腐蚀。
[0021]本发明的技术方案还包括一种新型有机负胶显影液的制备方法，该制备方法包括如下加工步骤:
第一步:将强酸性阳离子交换树脂分别加入到环戊酮、石油醚、四氢呋喃或环氧乙烷、铝保护剂中，搅拌混合，然后滤出强酸性阳离子交换树脂；
第二步:将环戊酮、石油醚、四氢呋喃或环氧乙烷、铝保护剂等原料按上述配比称重配置；
第三步:先加入环戊酮至配料罐，在搅拌下加入石油醚，再在搅拌下加入四氢呋喃或环氧乙烷，将混合液搅拌均匀后，搅拌下加入铝保护剂，混合均匀；
第四步:将混合物通入过滤器中过滤，得到所述新型有机负胶显影液。
[0022]其中，强酸性阳离子交换树脂为强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂，所述强酸性阳离子交换树脂与所述环戊酮、石油醚、四氢呋喃或环氧乙烷的质量比值为0.18-0.20。
[0023]其中，所述过滤的次数至少3次，所述过滤器的微滤膜孔径为0.08-0.25 μπι，所述过滤在每立方米空气中颗粒度大于0.5 μπι的不超过100个的百级净化环境中进行。
[0024]其中，所述搅拌为机械搅拌或磁力搅拌，所述新型有机负胶显影液的制备是在常温、常压的状态下进行。
[0025]实施过程:将配置好的显影液置于温控槽内，控制其温度在25°C ±2°C。将待显影的基板传送至显影液槽内进行浸泡或者喷淋100s~150s，然后进行水洗、吹干、后烘，得到显影后的光刻胶基板。随后进行光学显微镜观察以及SEM观察，测量光刻胶的显影效果。
[0026]与现有技术相比，本发明的优点在于:
在高效去除有机负胶的同时，采用铝保护剂有效阻止了芯片的铝基板不被显影液腐蚀，大幅提尚了广品的良率。
[0027]
【具体实施方式】
[0028]现结合生产工艺对本发明做进一步描述。
[0029]实施例1
本发明是一种新型负胶显影液，所述蚀刻液包括环戊酮、有机溶剂、铝保护剂。所述组分中各物质质量配比如下:环戊酮99.8%、有机溶剂0.1%、铝保护剂0.1%。
[0030]其中，所述有机溶剂包括石油醚和四氢呋喃；所述有机溶剂各组分质量比为:石油醚:四氢呋喃=50:1。添加四氢呋喃的目的是为了增强铝保护剂的溶解性能。[0031 ] 其中铝保护剂包括钼酸钠、苯并三氮唑、吖啶、硫脲，所述铝保护剂各物质质量比为:钼酸钠:苯并三氮唑:吖啶:硫脲=7:1:1:10
[0032]本发明的技术方案还包括一种新型有机负胶显影液的制备方法，该制备方法包括如下加工步骤:
第一步:将强酸性阳离子交换树脂分别加入到环戊酮、石油醚、四氢呋喃、铝保护剂中，搅拌混合，然后滤出强酸性阳离子交换树脂；
第二步:将环戊酮、石油醚、四氢呋喃、铝保护剂等原料按上述配比称重配置；
第三步:先加入环戊酮至配料罐，在搅拌下加入石油醚，再在搅拌下加入四氢呋喃，将混合液搅拌均匀后，搅拌下加入铝保护剂，混合均匀；
第四步:将混合物通入过滤器中过滤，得到所述新型有机负胶显影液。
[0033]其中，强酸性阳离子交换树脂为强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂，所述强酸性阳离子交换树脂与所述环戊酮、石油醚、四氢呋喃的质量比值为0.20。
[0034]其中，所述过滤的次数为3次，所述过滤器的微滤膜孔径为0.25 μπι，所述过滤在每立方米空气中颗粒度大于0.5 μπι的不超过100个的百级净化环境中进行。
[0035]其中，所述搅拌为机械搅拌，所述新型有机负胶显影液的制备是在常温、常压的状态下进行。
[0036]实施过程:将配置好的显影液置于温控槽内，控制其温度在25°C ±2°C。将待显影的基板传送至显影液槽内进行浸泡或者喷淋100s，然后进行水洗、吹干、后烘，得到显影后的光刻胶基板。随后进行光学显微镜观察以及SEM观察，测量光刻胶的显影效果。
[0037]显影初期无残留，随着负胶(PR)浓度升高残留风险增加，寿命(lift time)较小，线宽特性(⑶profile)较好，线宽角度(⑶Taper)稳定性较好，⑶线性度较好(无毛边现象)，CD稳定性较差，CD随时间变化较好(显影可控性较好)，无剥落现象，对底层金属(Al)的腐蚀较小。
[0038]
实施例2
本发明是一种新型负胶显影液，所述蚀刻液中各物质质量百分比如下:环戊酮99%、有机溶剂0.99%、铝保护剂0.01%。
[0039]其中，所述有机溶剂包括石油醚和四氢呋喃；所述有机溶剂各组分质量比为:石油醚:四氢呋喃=40:1。添加四氢呋喃的目的是为了增强铝保护剂的溶解性能。
[0040]其中铝保护剂包括钼酸钠、苯并三氮唑、吖啶、硫脲，所述铝保护剂各物质质量比为:钼酸钠:苯并三氮唑:吖啶:硫脲=5:1:1: 0.5ο
[0041 ] 其制备方法与实施例1相同。
[0042]实施过程:将配置好的显影液置于温控槽内，控制其温度在25°C ±2°C。将待显影的基板传送至显影液槽内进行浸泡或者喷淋100s，然后进行水洗、吹干、后烘，得到显影后的光刻胶基板。随后进行光学显微镜观察以及SEM观察，测量光刻胶的显影效果。
[0043]显影效果:显影无残留，寿命(lift time)较大，线宽特性(⑶profile)较差，线宽角度(CD Taper)稳定性较好，CD线性度较好(无毛边现象)，CD稳定性较好，CD随时间变化较好(显影可控性较好)，无剥落现象，对底层金属(Al)