多肽型负性厚膜光刻胶及其制备与使用方法与流程

1.本发明涉及光刻胶技术领域，特别是涉及一种多肽型负性厚膜光刻胶及其制备与使用方 法。


背景技术：

2.现有常用的光刻胶为负性环氧树脂型紫外光线曝光的光刻胶，其在近紫外光 (365nm～400nm)范围内光的吸收度很低，且整个光刻胶层所获得的曝光率均匀一致，可得 到具有垂直侧壁和高深宽比的厚膜图形；它还具有良好的力学性能、抗化学腐蚀性和热稳定 性；其在受到紫外辐射后发生交联，可以形成台阶等结构复杂的图形；其不导电，在电镀时 可以直接作为绝缘体使用。由于具有许多优点，其在光伏芯片领域得到广泛应用。
3.但是研究和使用过程中遇到的常见问题就是胶膜开裂，电阻值波动等问题，严重影响推 广应用。为解决这个问题，人们做了许多努力。美国专利us 5102772中采用小分子活性稀释 剂改善涂膜开裂，如xd7342，cy179。但上述专利所公开的产品在后续工艺的配合、光刻胶 其它性能的兼顾、原料成本上有劣势。


技术实现要素：

4.鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种多肽型负性厚膜光刻胶及其 制备与使用方法，用于解决现有技术中的光刻胶在达到避免由于光刻胶的浸润性较差导致电 阻值波动的同时会引起光刻胶与后续工艺的配合、光刻胶其他性能的兼顾及原料成本高等的 问题。
5.为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种多肽型负性厚膜光刻胶，所述光刻胶 以重量百分比计算包括：
[0006][0007]
可选地，所述流平剂为fc4430，所述溶剂为去离子水。
[0008]
可选地，所述多肽明胶为吉利丁多肽明胶。
[0009]
可选地，所述含三价铁离子的光敏化剂为柠檬酸铁铵。
[0010]
可选地，所述聚合物交联剂为n，n
’‑
亚甲基双丙烯酰胺。
[0011]
本发明还提供一种多肽型负性厚膜光刻胶的制备方法，所述制备方法包括：按重量百分 比将上述光刻胶的各组分混合，搅拌溶解后，过滤得到所述多肽型负性厚膜光刻胶。
[0012]
可选地，过滤过程中采用孔径为0.5μm～1μm的聚丙烯微孔滤膜。
[0013]
本发明还提供一种多肽型负性厚膜光刻胶的使用方法，所述使用方法包括以下步骤：将 上述多肽型负性厚膜光刻胶旋涂在待涂覆结构上，依次经过前烘、曝光、显影及后烘。
[0014]
可选地，所述待涂覆结构为硅片或薄膜光伏组件芯片。
[0015]
可选地，所述前烘步骤的温度介于50℃～110℃之间，前烘的时间介于10s～80s之间；所 述曝光步骤采用的设备为led 365nm曝光机，曝光能量介于100mj～500mj之间；所述显影 步骤包括先采用过氧化氢溶液浸润20s～80s时间，再使用去离子水或乙酸冲洗；所述后烘步 骤包括低温后烘及高温后烘，该低温后烘的温度介于40℃～75℃之间，时间介于30s～180s之 间，该高温后烘的温度介于80℃～110℃之间，时间介于60s～300s之间。
[0016]
如上所述，本发明的多肽型负性厚膜光刻胶及其制备与使用方法，该多肽型负性厚膜光 刻胶在光照下，固化后的分子及交联度较大，且光刻胶的浸润性好，所以对于高深宽比的孔 来说，填孔质量大幅度提高，明显降低填孔过程中产生气泡的可能，有效提高光刻胶填缝性 能的均一性，且光刻胶固化后分子及交联度较大，可有效提高高深宽比的孔中的光刻胶的绝 缘性能；可以采用水溶液制备和加工，从而消除了对有机溶剂的需要，不需要针对有机溶剂 所需的防爆处理设备和排气罩，以及对废溶剂进行存储和处理，属于环境友好型光刻胶。
具体实施方式
[0017]
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露 的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加 以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精 神下进行各种修饰或改变。
[0018][0019]
除非另有说明、从上下文暗示或属于现有技术的惯例，否则本技术中所有的份数和百分 比都基于重量，且所用的测试和表征方法都是与本技术的提交日期同步的。在适用的情况下， 本技术中涉及的任何专利、专利申请或公开的内容全部结合于此作为参考，且其等价的同族 专利也引入作为参考，特别这些文献所披露的关于本领域中的合成技术、产物和加工设计、 聚合物、共聚单体、引发剂或催化剂等的定义。如果现有技术中披露的具体术语的定义与本 申请中提供的任何定义不一致，则以本技术中提供的术语定义为准。
[0020]
本技术中的数字范围是近似值，因此除非另有说明，否则其可包括范围以外的数值。数 值范围包括以1个单位增加的从下限值到上限值的所有数值，条件是在任意较低值与任意较 高值之间存在至少2个单位的间隔。例如，如果记载组分、物理或其它性质(如分子量，熔 体指数等)是100至1000，意味着明确列举了所有的单个数值，例如100，101,102等，以及 所有的子范围，例如100到166,155到170,198到200等。对于包含小于1的数值或者包含大 于1的分数(例如1.1，1.5等)的范围，则适当地将1个单位看作0.0001，0.001，0.01或者0.1。 对于包含小于10(例如1到5)的个位数的范围，通常将1个单位看作0.1。这些仅仅是想要 表达的内容的具体示例，并且所列举的最低值与最高值之间的数值的所有可能的组合都被认 为清楚记载在本技术中。还应指出，本文中的术语“第一”、“第二”等不限定先后顺序，只是 为了区分不同结构的物质。
[0021]
关于化学化合物使用时，除非明确地说明，否则单数包括所有的异构形式，反之亦然(例 如，“己烷”单独地或共同地包括己烷的全部异构体)。另外，除非明确地说明，否则用“一个”，
ꢀ“
一种”或“该”形容的名词也包括其复数形式。
[0022]
术语“包含”，“包括”，“具有”以及它们的派生词不排除任何其它的组分、步骤或过程的 存在，且与这些其它的组分、步骤或过程是否在本技术中披露无关。为消除任何疑问，除非 明确说明，否则本技术中所有使用术语“包含”，“包括”，或“具有”的组合物可以包含任何附 加的添加剂、辅料或化合物。相反，除了对操作性能所必要的那些，术语“基本上由
……
组成
”ꢀ
将任何其他组分、步骤或过程排除在任何该术语下文叙述的范围之外。术语“由
……
组成”不 包括未具体描述或列出的任何组分、步骤或过程。除非明确说明，否则术语“或”指列出的单 独成员或其任何组合。
[0023]
现有的光刻胶，例如su-8光刻胶在研究和使用过程中对于深宽比较大的使用场景来说填 缝能力较差，导致电阻值波动较大，影响光刻胶的绝缘性能的问题。基于此，申请人经过研 究发现可通过改善光刻胶的浸润性能，来调整光刻胶的填缝能力，从而提高光刻胶填缝性能 的均一性。
[0024]
基于此，本实施例提供一种多肽型负性厚膜光刻胶，所述光刻胶的组分以重量百分比计 算包括：
[0025][0026]
制备方法，可通过将上述光刻胶的各组分(即多肽明胶、含三价铁离子的光敏化剂、聚 合物交联剂、流平剂及溶剂)按上述重量百分比混合，搅拌溶解后，过滤得到所述多肽型负 性厚膜光刻胶。作为示例，过滤时采用孔径为0.5μm～1μm的聚丙烯微孔滤膜进行过滤。
[0027]
本实施例提供的多肽型负性厚膜光刻胶在光照下，固化后的分子及交联度较大，且光刻 胶的浸润性好，所以对于高深宽比的孔来说，填孔质量大幅度提高，明显降低填孔过程中产 生气泡的可能，有效提高光刻胶填缝性能的均一性，且光刻胶固化后分子及交联度较大，可 有效提高高深宽比的孔中的光刻胶的绝缘性能；可以采用水溶液制备和加工，从而消除了对 有机溶剂的需要，不需要针对有机溶剂所需的防爆处理设备和排气罩，以及对废溶剂进行存 储和处理，属于环境友好型光刻胶。
[0028]
流平剂是一种常用的涂料助剂，它能促使涂料在干燥成膜过程中形成一个平整、光滑、 均匀的涂膜，能有效降低涂饰液表面张力，提高其流平性和均匀性。作为示例，本实施例中 所述流平剂可以选用fc4430或其他相同功能的流平剂，例如表面活性剂或聚丙烯酸、羧甲 基纤维素等，在此不作限制。
[0029]
作为示例，所述多肽明胶为吉利丁多肽明胶，动物胶，不产生污染，属于环保材料。
[0030]
作为示例，所述含三价铁离子的光敏化剂为柠檬酸铁铵。
[0031]
作为示例，所述聚合物交联剂为n，n
’‑
亚甲基双丙烯酰胺。
[0032]
基于上述多肽型负性厚膜光刻胶，本实施例还提供一种该多肽型负性厚膜光刻胶的使用 方法，所述使用方法包括以下步骤：将所述多肽型负性厚膜光刻胶旋涂在待涂覆结构上，依 次经过前烘、曝光、显影及后烘。
[0033]
作为示例，该多肽型负性厚膜光刻胶的使用方法可使用在硅片或薄膜光伏组件芯片上。
[0034]
作为示例，所述前烘步骤的温度介于50℃～110℃之间，前烘的时间介于10s～80s之间； 所述曝光步骤采用的设备为led 365nm曝光机，曝光能量介于100mj～500mj之间；所述显 影步骤包括先采用过氧化氢溶液浸润20s～80s时间，再使用去离子水或乙酸冲洗；所述后烘 步骤包括低温后烘及高温后烘，该低温后烘的温度介于40℃～75℃之间，时间介于30s～180s 之间，该高温后烘的温度介于80℃～110℃之间，时间介于60s～300s之间。
[0035]
光刻胶使用过程中，先将光刻胶涂布在待涂覆结构上，光刻胶接收光照曝光，使所述含 三价铁离子的光敏化剂发生光化学反应，三价铁盐被还原为亚铁盐，如下式：
[0036]
uv-light 2fe
3
2c6h5o
73- 2h2o
→
2fe
2
2c5h4o
52- 2co2 2h3o

[0037]
然后在显影阶段亚铁盐被氧化(例如可采用过氧化氢作为自由基引发剂实现二价铁离子到三 价铁离子的转换，并产生羟基自由基)为三价铁离子，并同时产生羟基自由基，实现曝光区 域的聚合，如下式：
[0038]
h2o2 fe
2
→
ho- oh- fe
3
[0039]
接着经过去离子水或乙酸进行冲洗，将未经曝光区域的光刻胶冲洗，实现显影；最后经过后 烘完成聚合物的交联。
[0040]
以下提供一个具体的实施案例对本发明做进一步说明，本实施例在以本发明技术方案为 前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下 述的实施例。
[0041]
实施例1：
[0042]
一种多肽型负性厚膜光刻胶，所述光刻胶以重量百分比计算包括：
[0043][0044]
多肽型负性厚膜光刻胶的制备过程为：将上述光刻胶的各组分按上述重量百分比混合达 到完全溶解，然后采用0.5μm的聚丙烯微孔滤膜进行过滤后完成光刻胶的制备。
[0045]
将制备得到的多肽型负性厚膜光刻胶使用在铜铟镓硒薄膜太阳能组件电池内串联工艺过 程中，具体使用在对铜铟镓硒太阳能电池薄膜形成第一道刻缝p1后，对第一道刻缝p1进行 填缝的工艺过程中，按照如下方法进行使用：
[0046]
将所述多肽型负性厚膜光刻胶旋涂在铜铟镓硒太阳能电池薄膜上，该铜铟镓硒太阳能电 池薄膜上形成有第一道刻缝p1；然后在85℃下前烘55s；接着在led 365nm曝光机中曝光， 其曝光能量为200mj；曝光后，将涂布有光刻胶的铜铟镓硒太阳能电池薄膜浸入1％的过氧化 氢溶液中50s时间，再使用去离子水冲洗30s时间，实现显影；最后将涂布有光刻
胶的铜铟 镓硒太阳能电池薄膜在65℃的热风烘箱中保持100s，再在100℃的温度下保持200s，最终完 成对第一道刻缝p1的填缝。
[0047]
下面是将采用实施例1的多肽型负性厚膜光刻胶使用在对铜铟镓硒太阳能电池薄膜形成 第一道刻缝p1后，对第一道刻缝p1进行填缝后对第一道刻缝p1中光刻胶性能的测试，如 表1，示出了对整片铜铟镓硒太阳能电池薄膜上不同区域位置的第一道刻缝p1中中间位置及 边缘位置光刻胶厚度的测试：
[0048][0049]
如下表2，示出了对铜铟镓硒太阳能电池薄膜上的第一道刻缝p1中的光刻胶进行不同过压测 试的结果：
[0050][0051]
由实施例1可知，采用本发明的多肽型负性厚膜光刻胶填充高深宽比的填缝，填缝均一 性能佳，且光刻胶的绝缘性能也较佳。
[0052]
综上所述，本发明提供一种多肽型负性厚膜光刻胶及其制备与使用方法，该多肽型负性 厚膜光刻胶在光照下，固化后的分子及交联度较大，且光刻胶的浸润性好，所以对于高深宽 比的孔来说，填孔质量大幅度提高，明显降低填孔过程中产生气泡的可能，有效提高光刻胶 填缝性能的均一性，且光刻胶固化后分子及交联度较大，可有效提高高深宽比的孔中的光刻 胶的绝缘性能；可以采用水溶液制备和加工，从而消除了对有机溶剂的需要，不需要针对有 机溶剂所需的防爆处理设备和排气罩，以及对废溶剂进行存储和处理，属于环境友好型光刻 胶。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0053]
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技 术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡 所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等 效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。