CN101300529A - 用于去除光刻胶的稀释剂组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于去除用在半导体器件、液晶显示器或有机发光器件的制备中的光刻胶的稀释剂组合物,并且更具体地,涉及一种包含二元醇醚化合物,特别地作为表面活性剂的氟化丙烯酸共聚物、有机溶剂或其混合物的用于去除光刻胶的稀释剂组合物。本发明的用于去除光刻胶的稀释剂组合物能够在短时间内有效地去除用于有机EL的玻璃基板和用于制备液晶显示器的那些基板的边沿和背面的多余的光刻胶,而无论所使用的特定的光刻胶。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于去除光刻胶的稀释剂组合物,并且具体而言,涉及一种能够在短时间内有效地从用在液晶显示器的制备工艺中的玻璃基板与用在半导体器件的制备中的晶片的边沿和背面去除不需要的光刻胶的稀释剂组合物,并且该稀释剂组合物可用于多种工艺,并且能够降低成本、简化制备工艺和提高产量。
背景技术
在薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)的制备中的TFT-阵列方法和采用光刻法的硅半导体制备方法相似。光刻法是一种将光刻胶膜涂敷到基板上、转录和显影光掩膜图形并且刻蚀基板以获得电子电路的方法。
为了通过光刻法制备TFT-LCD,需要在基板上形成TFT-阵列。在该方法中,稀释剂组合物可渗透进光刻胶的界面,这导致在例如刻蚀或离子注入的随后的工艺中产生一些缺陷,并且总产量会降低。
稀释剂组合物向光刻胶的界面的渗透成为在烘烤工艺之后的曝光过程中散焦的原因,并且降低了TFT-LCD的产量。
另外,应该同时从经济和有效性角度考虑稀释剂。如果仅考虑有效性而将相关技术的稀释剂组合物用于晶片,存在的问题是,由于光刻胶的组分不同,它会使边沿清洗(edge bead removal,EBR)性能恶化。
特别地,和应用离心力的硅晶片的圆形边沿不同,TFT-LCD的玻璃基板的边沿是方形的,因此不可能通过旋转EBR去除光刻胶。而且,由于玻璃基板是固定的并且注射喷嘴沿着玻璃基板的四个边沿直线移动,所以即使将在边沿的光刻胶去除后,光刻胶涂敷后的缓慢蒸发也可导致向光刻胶的界面中的渗透。这产生了和旋转EBR的明显对比,在旋转EBR中,如果硅晶片高速旋转,可防止即便是少量的挥发性稀释剂向光刻胶界面的渗透。即,因为LCD玻璃基板是固定的并且仅有稀释剂注射喷嘴移动,所以使用常规的用于冲洗的高溶解性稀释剂导致向在边沿的光刻胶的界面中的渗透并且降低总产量。
这种常规稀释剂组合物的例子如下。
日本专利公开号昭和63-69563公开了一种通过在基板接触稀释剂去除不需要的光刻胶的方法。该专利采用有机溶剂作为稀释剂,该有机溶剂为例如:如溶纤剂、乙酸溶纤剂、丙二醇醚和丙二醇醚乙酸酯的醚和醚乙酸酯;如丙酮、甲基乙基酮、甲基异丁基酮和环己酮的酮;和如乳酸甲酯、乳酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯和乙酸丁酯的酯。日本专利公开号平4-49938公开了丙二醇甲醚乙酸酯作为稀释剂的用途,并且日本专利公开号平4-42523公开了烷基烷氧基丙酸酯作为稀释剂的用途。
这些溶剂被单独应用或彼此混合以改进物理性质和稳定性。它们应用于在高旋转速率下进行EBR的半导体器件的制备中,而不是应用在基板固定和EBR直线进行的TFT-LCD的制备中。
可是,向光刻胶的界面渗透的问题未得到解决。
发明内容
本发明的一个目的是解决上述问题,并且提供能够在短时间内不仅从用于制备LCD器件的基板而且从用于制备有机EL显示器的大尺寸玻璃基板上有效地去除多余的光刻胶的稀释剂组合物,而不必考虑所使用的特定的光刻胶。
为了达到此目的,本发明提供一种包含二元醇醚化合物(glycolether compound)的用于去除光刻胶的稀释剂组合物。
优选地,该稀释剂组合物可进一步包含作为表面活性剂的氟化丙烯酸共聚物、有机溶剂或其混合物。
附图说明
图1到3示出根据本发明的一个实施方式的实施例1到11的稀释剂组合物的边沿清洗试验结果(EBR表面处理性能)的照片。
图4示出根据比较实施例1到4的稀释剂组合物的边沿清洗试验结果(EBR表面处理性能)的照片。
具体实施方式
在下文中给出本发明的详细描述。
依照本发明的用于去除光刻胶的稀释剂组合物能够在短时间内有效地从用于(例如)制备半导体器件、LCD和等离子体显示器(PDP)的光刻法的玻璃基板的边沿和背面去除多余的光刻胶。
另外,本发明的稀释剂组合物可应用于各种工艺并且能够降低成本、简化制备方法和提高产量。优选地,本发明的稀释剂组合物能用于有机EL显示器或LCD的光刻法中。
本发明的用于去除光刻胶的稀释剂组合物包含二元醇醚化合物,并且该二元醇醚化合物可为选自由含有1到6个碳原子的烷基的烷二醇烷基醚(alkylene glycol alkyl ether)组成的组中的至少之一。所述烷二醇烷基醚具有含有1到6个碳原子的亚烷基和含有1到6个碳原子的烷基。特别地,它可选自由乙二醇甲醚、乙二醇***、二乙二醇甲醚、丙二醇单甲醚(PGME)及其混合物组成的组中。所述二元醇醚化合物的含量可包含在100wt%的稀释剂组合物中。
另外,本发明的用于去除光刻胶的稀释剂组合物可进一步包含作为表面活性剂的氟化丙烯酸共聚物、有机溶剂或其混合物。
在本发明的稀释剂组合物中,优选氟化丙烯酸共聚物用作非离子表面活性剂。对于氟化丙烯酸共聚物,使用一种重均分子量范围从1,000到10,000,并且优选闪点(通过开杯试验测量)为200℃、比重为1.10g/mL(在25℃)、粘度为2100cst(20℃)和在乳酸乙酯中的表面张力为24.0mN/m(Wilhermy方法,其中表面张力在稀释的乳酸乙酯中测量)的氟化丙烯酸共聚物。
所述氟化丙烯酸共聚物可从Dainippon Ink and Chemicals购买的Megaface系列得到。优选地,每100重量份二元醇醚化合物,包含的氟化丙烯酸共聚物的含量为0.001到1重量份,和更优选0.01到0.3重量份。如果氟化丙烯酸共聚物的含量低于0.001重量份,则对光刻胶的溶解力明显下降。相反,如果它超过1重量份,尽管由于在界面的动态表面张力被降低可获得优异的去除能力,但是剧烈的起泡可引起液位传感器的故障。
优选地,所述有机溶剂是选自由N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、二甲基亚砜(DMSO)、二甲基乙酰胺(DMAc)、甲基异丁基酮(MIBK)、γ-丁内酯(GBL)、乳酸乙酯(EL)、丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA)、丙二醇单甲醚(PGME)和3-乙氧基丙酸乙酯(EEP)组成的组中的至少之一。每100重量份二元醇醚化合物,包含的有机溶剂的含量为20到50重量份。
如果所述有机溶剂的含量低于20重量份,则稀释剂的性能不明显。相反,如果它超过50重量份,则不能获得满意的EBR性质。
另外,当在本发明中采用非离子表面活性剂和溶剂时,不特别限定化合物的混合重量比。
将光刻胶涂敷到基板上后,通过滴加稀释剂组合物或通过用喷嘴喷洒它以去除基板边沿和背面的多余的光刻胶。滴加或喷洒的本发明的稀释剂组合物的量可依靠采用的特定感光树脂和膜厚度调整。优选地,滴加或喷洒速率在5到100cc/min范围内。喷洒稀释剂组合物后,通过光刻法可获得微型电路图形。
在下文中,通过实施例进一步详细描述本发明。但是,下列实施例仅是为了理解本发明而本发明不局限于此。
实施例
实施例1到11和比较实施例1到4
以下表1中的组分和含量制备实施例1到11和比较实施例1到4的稀释剂组合物。
表1
类别(重量份) | EGME1 | nBA2 | PGMEA3 | PGME4 | 丙酮 | MIBK5 | DMAc6 | NMP7 | Sur.8 |
实施例1 | 100 | - | - | - | - | - | - | - | 0.01 |
实施例2 | 100 | - | - | - | - | - | - | - | 0.05 |
实施例3 | 100 | - | - | - | - | - | - | - | 0.1 |
实施例4 | 100 | - | - | - | - | - | - | - | - |
实施例5 | 50 | - | - | - | - | 50 | - | - | - |
实施例6 | 70 | - | - | - | - | - | 30 | - | 0.01 |
实施例7 | 70 | - | 30 | - | - | - | - | - | 0.05 |
实施例8 | 70 | - | - | 30 | - | - | - | - | 0.1 |
实施例9 | 80 | - | - | - | - | - | 20 | - | - |
实施例10 | 70 | - | - | - | - | - | - | 30 | - |
实施例11 | - | - | - | 100 | - | - | - | - | - |
比较实施例1 | - | 100 | - | - | - | - | - | - | - |
比较实施例2 | - | - | 100 | - | - | - | - | - | - |
比较实施例3 | - | - | - | - | 100 | - | - | - | - |
比较实施例4 | - | 100 | - | - | - | - | - | - | 0.01 |
注释)在表1中,
1.EGME:乙二醇单甲醚;
2.nBA:乙酸正丁酯;
3.PGMEA:丙二醇单甲醚乙酸酯;
4.PGME:丙二醇单甲醚;
5.MIBK:甲基异丁基酮
6.DMAc:二甲基乙酰胺
7.NMP:N-甲基-2-吡咯烷酮
8.Sur.(表面活性剂):氟化丙烯酸共聚物(Megaface系列,DainipponInk and Chemicals)
通过采用所述稀释剂组合物去除不需要的光刻胶的试验
通过下列方式制备实施例中使用的基板样品。将直径为8英寸的二氧化硅基板分别在包含过氧化氢和硫酸的两个单独的槽中清洗(浸入每个槽中5分钟),并且随后用超纯水冲洗。这个工艺在特别设计的清洗装置中进行。随后,用旋转干燥器(SRD 1800-6,VERTEQ)干燥基板。之后,将光刻胶涂敷在基板上至预定厚度。用旋转涂布机(EBR TRACK,韩国半导体***)进行光刻胶的涂敷。通过在静止的基板中心滴加10cc的光刻胶进行旋转涂敷。下一步,用旋转涂布机在300rpm的转速下在3秒钟将光刻胶分散。随后,基板以大约700到1000rpm的速率下旋转以形成预定的厚度。旋转进行大约20秒。
之后,将光刻胶涂覆在8英寸的二氧化硅基板上并且以实施例1到11和比较实施例1到4的各稀释剂组合物测试去除在边沿的多余光刻胶的效率(边沿清洗试验,此后称作EBR试验)。EBR试验采用在基板上涂覆光刻胶所使用的相同的旋转涂布机。
通过EBR喷嘴将表1所示的各稀释剂组合物喷洒在涂敷光刻胶的基板上以在下列条件下去除光刻胶。从装备有压力计的压力容器供给各稀释剂组合物。容器内的压力是1.0kgf并且通过EBR喷嘴供给的稀释剂组合物的流速是10cc/min。每种稀释剂组合物的EBR试验结果如下面的图1到4和表2所示。
(试验条件)
1)分散:300rpm/3秒
2)涂敷:PR目标厚度rpm/秒(700~1000rpm/20秒)
3)EBR:200rpm/10,15秒(改进了低转数工艺以设计LCD扫描EBR)
4)干燥:600rpm,10秒
图1示出通过将本发明的实施例1到4的稀释剂组合物应用到有机EL获得的EBR图片,图2示出通过将本发明的实施例5到7的稀释剂组合物应用到有机绝缘膜获得的EBR图片,和图3示出通过将本发明的实施例8到11的稀释剂组合物应用到正型光刻胶获得的EBR图片。另外,图4示出通过将本发明的比较实施例1到4的稀释剂组合物应用到有机绝缘膜获得的EBR图片。通过采用奥林巴斯2D仪器测量EBR图片。
如图1到4所示,发现和比较实施例1到4的组合物相比,本发明的实施例1到11的稀释剂组合物具有优异的EBR表面处理性质。
在采用实施例1到11和比较实施例1到4的各稀释剂组合物的条件下进行的EBR测试结果如下表2所示。
表2
在表2中,符号“◎”表示光刻胶EBR后的良好的EBR线条均匀性,符号“○”表示80%或更好的EBR线条均匀性,符号“△”表示50%或更好的EBR线条均匀性,和符号“×”表示具有在边沿的光刻胶的拖尾现象的20%或更好的EBR线条均匀性。
从表2中看出,本发明的所有稀释剂组合物显示了优异的EBR能力(EBR线条均匀性)。
根据本发明的用于去除光刻胶的稀释剂组合物能够在短时间内有效地从用于制备液晶显示器和有机EL显示器,以及制备半导体器件和等离子体显示面板的玻璃基板的边沿和背面去除多余的光刻胶。另外,本发明的稀释剂组合物可用于多种工艺并且能够降低成本、简化制备工艺和提高产量。
虽然参照优选的实施方式详细描述了本发明,但是那些本领域的技术人员会理解,在不偏离所附权利要求书中阐明的本发明的主旨和范围下能够做出各种修改和替代。
Claims (8)
1、一种用于去除光刻胶的稀释剂组合物,其包含二元醇醚化合物。
2、权利要求1所述的稀释剂组合物,该稀释剂组合物进一步包含作为表面活性剂的氟化丙烯酸共聚物、有机溶剂或其混合物。
3、权利要求1所述的稀释剂组合物,其中,所述二元醇醚化合物是选自由具有C1到C6烷基的烷二醇烷基醚组成的组中的至少之一。
4、权利要求2所述的稀释剂组合物,其中,所述氟化丙烯酸共聚物的重均分子量的范围为1,000到10,000。
5、权利要求2所述的稀释剂组合物,其中,所述有机溶剂是选自由N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、二甲基亚砜(DMSO)、二甲基乙酰胺(DMAc)、甲基异丁基酮(MIBK)、γ-丁内酯(GBL)、乳酸乙酯(EL)、丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA)、丙二醇单甲醚(PGME)和3-乙氧基丙酸乙酯(EEP)组成的组中的至少之一。
6、权利要求2所述的稀释剂组合物,每100重量份二元醇醚化合物,所述稀释剂组合物包含0.001到1重量份的氟化丙烯酸共聚物。
7、权利要求2所述的稀释剂组合物,每100重量份二元醇醚化合物,所述稀释剂组合物包含20到50重量份的有机溶剂。
8、权利要求2所述的稀释剂组合物,每100重量份二元醇醚化合物,所述稀释剂组合物包含0.001到1重量份的氟化丙烯酸共聚物和20到50重量份的有机溶剂。
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