一种硅基OLED制程中使用的显影液组合物的制作方法

一种硅基oled制程中使用的显影液组合物
技术领域
1.本发明涉及硅基oled制造领域，尤其涉及一种硅基oled制程中使用显影液组合物及其制备方法。


背景技术：

2.硅基有机发光半导体(organic electroluminescence display，oled)作为显示技术的一个技术分支，采用单晶硅晶圆(wafer)为基板，除具有oled自发光、厚度薄、质量轻、视角大、响应时间短、发光效率高等特性外，更容易实现高ppi、体积小、易于携带、功耗低等优异特性，其产品主要应用于头盔显示、智能眼镜、电子取景器、vr/ar等领域的近眼显示系统以及其他超小型、高分辨率的显示领域。
3.随着4k以及8k技术的推广，对硅基oled的像素密度(pixels per inch，ppi)需求不断提高。以iphone12为例其ppi约在400～500，而目前硅基oled的ppi可高达5000以上。因此在精细度方面对工艺制程提出更高更严格的要求，另外硅基材料和以玻璃为基材的传统显示以及聚酰亚胺或聚酯薄膜为基材柔性显示在材料上不同，导致了传统工艺所使用的显影液难以满足硅基oled的制程需求。具体到显影液来说，传统的koh体系显影液对硅基材料不适合而且容易出现底切现象(under cut)，并且koh体系显影液中常用的表面活性剂分散稳定性达不到产品高ppi精细度的技术要求。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种硅基oled制程中使用显影液组合物及其制备方法，该显影液通过特定的含氟杂环表面活性剂组分与非离子表面活性剂复配，得到的显影液渗透性强，分散性均匀，能快速并有效得到高分辨率的图形，同时对光刻胶反应后的颗粒具有优异的分散性残渣少，同时特定的碱性范围不会对硅基材料及电极材料产生腐蚀。
5.为了达到上述目的，本发明采取以下的技术方案：
6.本发明的目的之一是首先提供含氟的杂环表面活性剂，其结构式如下所示；
[0007][0008]
所述含氟的杂环表面活性剂分子结构中独特的c
‑
f键具有极强的疏水性及较低的分子内聚力，因此会产生高表面活性，大幅度降低体系的表面张力，可以满足硅基oled高ppi的技术要求；含胺的杂环结构有利于显影液碱性体系稳定性。
[0009]
本发明还有的目的是提供了一种硅基oled制程中使用显影液组合物，以质量百分数之和为100％计，其组成如下：
[0010][0011]
上述的硅基oled制程用显影液中，所述无机碱是选自na2co3、nahco3、k2co3、khco3中的一种或几种。所述无机碱其碱度较低，且与光刻胶发生反应时保持显影液体系保持ph稳定在10.1
±
0.2之间，对产品精细度和均一性有极大帮助。
[0012]
上述的硅基oled制程用显影液中，所述有机溶剂为1,3
‑
二基
‑2‑
咪唑啉酮(dmi)，该溶剂为极性溶剂，在水基体系中能增加溶解光刻胶与碱性物质反应后生成的有机可溶性盐类，有效的减少残渣。
[0013]
上述的硅基oled制程用显影液中，所述非离子表面活性剂为苯乙基苯酚聚氧乙烯油醚类表面活性剂，具体的可以是苯乙烯基苯酚聚氧乙烯(10)醚、苯乙烯基苯酚聚氧乙烯(12)醚、苯乙烯基苯酚聚氧乙烯(14)醚、苯乙烯基苯酚聚氧乙烯(16)醚。该类表面活性剂有乳化性强，和光刻胶反应时均一度好，得到的图形边缘整齐光滑。
[0014]
上述的硅基oled制程用显影液中，所述水可为去离子水，在25℃时，其电阻率不低于18mω。
[0015]
所述硅基oled制程中使用显影液的制备方法为：常温下先将去离子水加入搅拌釜，在120r/m的转速下依次加入无机碱、有机溶剂、非离子表面活性剂和含氟的杂环表面活性剂，每种材料投入后搅拌至体系澄清后再添加下一种材料；全部添加完毕后，再搅拌30分钟，再依次通过孔径为2μm和0.5μm的两道滤芯过滤获得所述显影液。
[0016]
本发明提供的硅基oled制程用显影液，其显著优点在于：在弱碱条件下，通过乳化性强、均一性优异的苯乙基苯酚聚氧乙烯油醚类表面活性剂与高表面活性的含氟的杂环表面活性剂分子复配，可以提高显影液对高ppi工艺的要求，同时通过有机溶剂的添加，增强了光刻胶反应后生成的盐类水溶性，有效减小了残渣的产生。
具体实施方式
[0017]
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
[0018]
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
[0019]
下述实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此降本发明限制在所述的实施例范围之中。
[0020]
实施例与对比例
[0021]
按表1配方配制硅基oled制程用显影液，其具体配制方法是常温下先将去离子水加入搅拌釜，在120r/m的转速下依次加入无机碱、有机溶剂、非离子表面活性剂和含氟的杂环表面活性剂，每种材料投入后搅拌至体系澄清后再添加下一种材料。全部添加完毕后，再搅拌30分钟，再依次通过孔径为2μm和0.5μm的滤芯过滤即可。
[0022]
表1 硅基oled制程用显影液各成分用量表
[0023]
[0024][0025][0026]
[0027]
硅基oled制程用显影液性能的测定
[0028]
对实施例及比较例所制备的显影液组合物进行性能评估，其具体测试方法为：
[0029]
一、光学显微镜检测
[0030]
以蓝色光刻胶为例：样品片为2cm
×
2cm的清洗干净的硅片上以450r/min转速旋涂一层0.5μm的负性蓝色光刻胶膜，经过减压真空干燥除去部分溶剂，在烤箱中以100℃的温度下固化150s，通过曝光机将特定线宽的掩模版图形转移至样品片上，从而得到厚度为0.5μm的蓝色光刻胶样品片。
[0031]
将显影液稀释至工艺制定浓度，调节温度于23℃，以摆动的方式将显影液以固定的压力喷淋在60r/min转速的样品片上，喷淋显影时间80s，然后用高纯水漂洗，氮气吹干，130℃烘箱后烘30min。在显微镜下观察：
[0032]
1、显影图形是否清晰；
[0033]
2、图形边缘有无底切现象；
[0034]
3、是否显影不够，存在光刻胶残留；
[0035]
4、对硅片是否存在腐蚀；
[0036]
二、温度稳定性：
[0037]
在试管中分别装入10ml不同配方的显影液，加入水银温度计后统一放入水浴锅中，缓慢加热。待显影液出现浑浊或分层时停止加热并记录相关温度作如下的基准评价：
[0038]
○
：＞42℃
[0039]
△
：35～42℃
[0040]
×
：＜35℃
[0041]
三、分散稳定性：
[0042]
将真空减压干燥工艺后的样品片上光刻胶刮下，收集起来。将不同配方的显影液分别取50g于锥形瓶中，再分别添加1g之前收集的彩色光刻胶粉末。电磁搅拌10分钟后，以1μm的滤纸过滤，将过滤后的滤纸以110℃烘干1小时。称量重量并以如下基准评价：
[0043]
○
：净重＜25mg
[0044]
×
：净重＞25mg
[0045]
测试结果如表2所示。
[0046]
表2 减薄抛光后清洗剂性能测试结果
[0047][0048]
从实施例和对比例可以看出，非离子表面活性剂的选取和用量对显影效果很关键；如果没有含氟类表面活性剂的高表面活性，难以达到高清晰度的要求；dmi对改善显影后光刻胶残渣的溶解性有很好的效果；太强的无机碱或有机碱会导致体系ph＞12，对显影效果和体系稳定性都有不利因素。如果表面活性剂的比例范围超出设定范围，会带来稳定性的影响，极端情况下甚至在常温下也不稳定、同时还会提高产品成本；表面活性剂未达到设定范围，会导致显影液在和表面活性剂发生反应时不彻底，从而引起一系列支撑缺陷。
[0049]
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制其专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效成分变换，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。