pH响应型聚合物及其制备方法以及光刻胶组合物技术

本发明专利技术提供一种pH响应型聚合物及其制备方法以及光刻胶组合物。按重量百分比计，光刻胶组合物包括：1‑10％的具有式Ⅰ或式Ⅱ结构的pH响应型聚合物，5‑30％的树脂，0.1‑1％的光敏剂以及余量的溶剂，其中m为20‑100的整数，n为20‑100的整数x为1‑4的整数，R1为甲基或氢原子，R2为甲基或氢原子，R为甲基或氢原子。本发明专利技术的光刻胶组合物具有在酸性条件下体积收缩的特性，在栅极、源极、漏极、金属氧化物像素电极、金属氧化物有源层等膜层的刻蚀过程中可防止底切现象的发生，降低短路类不良发生率，从而提高产品良率。

PH responsive polymer and its preparation method and photoresist composition

The invention provides a pH responsive polymer and a preparation method thereof and a photoresist composition. According to the weight percentage, the photoresist composition consists of 1 pH responsive polymers with a type I or type II structure, 5 resins 30%, 0.1 1% of photosensitizers and residual solvents, in which m is the integer of 20 100, the integer of the integer x of the 20 100 is 20, the R1 is methyl or hydrogen, and R2 is methyl or hydrogen. The atom, R is a methyl or hydrogen atom. The photoresist composition of the invention has the characteristic of volume contraction under the condition of acid, which can prevent the occurrence of bottom cutting in the etching process of grid, source pole, leakage pole, metal oxide pixel electrode, metal oxide active layer and so on, and reduce the incidence of short circuit malformation, thus improving product yield.

【技术实现步骤摘要】
pH响应型聚合物及其制备方法以及光刻胶组合物
本专利技术涉及薄膜晶体管阵列制造领域，特别涉及一种pH响应型聚合物以及pH响应型光刻胶组合物。
技术介绍
光刻工艺是薄膜晶体管阵列制造过程中必不可少的一道制程，起到图案转移的作用。通过对薄膜进行清洗、光刻胶涂覆、软烘、曝光、显影、后烘等工序，将设计好的掩膜版图案转移到薄膜上，之后经过刻蚀和光刻胶剥离工序形成目标图案。光刻工艺的实施离不开光刻胶，光刻胶的主体成分是一类含光敏性基团的聚合物组合物，在紫外光照条件下，受光照部分光敏基团发生化学变化，导致光刻胶感光部分和遮光部分在显影液中溶解性产生差异，从而在显影后实现图案转移。湿法刻蚀工艺主要适用于薄膜晶体管阵列制造过程中金属膜层及金属氧化物导体或半导体的刻蚀。湿刻工艺是各向同性刻蚀，即刻蚀液不仅会向下对金属膜层进行刻蚀，还会进行水平方向的扩散刻蚀。如图1所示，如果金属膜层11上的保护光刻胶12和金属膜层11间粘合力过大，则易发生底切现象(undercut)，在金属膜层11的侧面形成一个斜面或弧面。底切易引发后续绝缘介质膜层的破裂，导致短路类不良，影响产品良率。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的是提供一种可在酸性环境下体积收缩的pH响应型光刻胶组合物，从而防止底切现象的发生。为实现上述目的，本专利技术采取如下技术方案：一种具有下面式Ⅰ结构的pH响应型聚合物，式中，m为20-100的整数，n为20-100的整数x为1-4的整数，R1为甲基或氢原子，R2为甲基或氢原子。在本专利技术的pH响应型聚合物的一个实施方式中，m为30-50的整数，n为30-50的整数。本专利技术还提供制备具有式Ⅰ结构的pH响应型聚合物的方法，包括：将(甲基)丙烯酸单体和(甲基)丙烯酸多乙二醇酯单体加入到分散剂中；加入引发剂；以及加热引发(甲基)丙烯酸单体与(甲基)丙烯酸多乙二醇酯单体聚合，得到具有式Ⅰ结构的pH响应型聚合物。在本专利技术的方法的一个实施方式中，所述分散剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、甲苯、环己酮、二氧六环或N-甲基吡咯烷酮，所述引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁酸二甲酯、过氧化二苯甲酰、过氧化苯甲酰叔丁酯或过氧化甲乙酮。在本专利技术的方法的另一个实施方式中，所述加热的温度为70-110℃。另一方面，本专利技术提供一种具有下面式Ⅱ结构的pH响应型聚合物，式中，m为20-100的整数，n为20-100的整数R为甲基或氢原子。在本专利技术的pH响应型聚合物的一个实施方式中，m为30-50的整数，n为30-50的整数。本专利技术还提供制备具有式Ⅱ结构的pH响应型聚合物的方法，包括：使聚乙二醇与2-溴丙酰溴或2-氯丙酰氯发生酯化反应，得到中间产物；将所述中间产物与(甲基)丙烯酸混合，在催化剂作用下加热，聚合得到具有式Ⅱ结构的pH响应型聚合物。在本专利技术的方法的一个实施方式中，所述催化剂为溴化亚铜或氯化亚铜。在本专利技术的方法的另一个实施方式中，所述加热的温度为50-120℃。再一方面，本专利技术提供一种光刻胶组合物，按重量百分比计，包括：1-10％的上述任意一种或多种pH响应型聚合物，5-30％的树脂，0.1-1％的光敏剂以及余量的溶剂。在本专利技术的光刻胶组合物的一个实施方式中，所述树脂为酚醛树脂或亚克力树脂。在本专利技术的光刻胶组合物的另一个实施方式中，所述光敏剂为重氮萘醌类光敏剂，或者为硝基苯胺、蒽醌、二苯甲酮和N-乙酰-4-硝基萘胺中的一种或多种的组合。在本专利技术的光刻胶组合物的另一个实施方式中，所述溶剂为丙二醇单甲醚醋酸酯、N-甲基吡咯烷酮、二醇醚、乙二醇烷基醚乙酸酯、二甘醇、乙酸乙氧乙酯、二甲氧基乙醛、丙二醇甲醚醋酸酯、3-乙氧基丙酸乙酯、丙二醇甲醚和乙酸乙二醇乙醚中的一种或多种的组合。在本专利技术的光刻胶组合物的另一个实施方式中，按重量百分比计，还包括0.1-1％的添加剂，所述添加剂为阻聚剂、流平剂、消泡剂和稳定剂中的一种或多种的组合。本专利技术的光刻胶组合物具有在酸性条件下体积收缩的特性，在栅极、源极、漏极、金属氧化物像素电极、金属氧化物有源层等膜层的刻蚀过程中可防止底切现象的发生，降低短路类不良发生率，从而提高产品良率。附图说明图1为现有技术中底切现象的示意图；其中，附图标记说明如下：11：金属膜层12：光刻胶具体实施方式下面根据具体实施例对本专利技术的技术方案做进一步说明。本专利技术的保护范围不限于以下实施例，列举这些实例仅出于示例性目的而不以任何方式限制本专利技术。需了解的是，在此公开的附图并未必按照实际装置及元件的比例绘示。在附图中可能夸大实施例的形状与厚度以便清楚表现出本公开实施例的特征。此外，附图中的结构及装置是以示意的方式绘示，以便清楚表现出本公开实施例的特征。在一个实施方式中，本专利技术提供具有下面式Ⅰ结构的pH响应型聚合物。具有式Ⅰ结构的pH响应型聚合物为聚(甲基)丙烯酸-聚(甲基)丙烯酸多乙二醇酯共聚物，其中m为20-100的整数，优选30-50，n为20-100的整数，优选30-50，x为1-4的整数，R1为甲基或氢原子，R2为甲基或氢原子。该pH响应型聚合物的数均分子量为5000—30000g/mol。式Ⅰ所示的聚(甲基)丙烯酸-聚(甲基)丙烯酸多乙二醇酯共聚物可通过以下反应制备：具体而言，可先将(甲基)丙烯酸单体和(甲基)丙烯酸多乙二醇酯按照m和n的预定比例加入到分散剂中，之后加入引发剂，加热产生自由基引发两类单体的聚合得到具有式Ⅰ结构的pH响应型聚合物。上述(甲基)丙烯酸多乙二醇酯可为(甲基)丙烯酸二乙二醇酯、(甲基)丙烯酸三乙二醇酯、(甲基)丙烯酸四乙二醇酯或(甲基)丙烯酸五乙二醇酯。上述制备过程中所用的分散剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、甲苯、环己酮、二氧六环或N-甲基吡咯烷酮中的一种或多种，所用的引发剂为AIBN(偶氮二异丁腈)、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁酸二甲酯、BPO(过氧化二苯甲酰)、过氧化苯甲酰叔丁酯或过氧化甲乙酮中的一种或多种，加热温度为70-110℃之间，反应时间约为5-10小时。在另一实施方式中，本专利技术提供具有下面式Ⅱ结构的pH响应型聚合物。具有式Ⅱ结构的pH响应型聚合物为聚(甲基)丙烯酸-聚乙二醇共聚物，其中m为20-100的整数，优选30-50，n为20-100的整数，优选30-50，R为甲基或氢原子。该pH响应型聚合物的数均分子量为5000—30000g/mol。式Ⅱ所示的聚(甲基)丙烯酸-聚乙二醇共聚物可通过以下反应制备：具体而言，可先将聚乙二醇与2-溴丙酰溴或2-氯丙酰氯加入到三乙胺(EtN3)中，使聚乙二醇与2-溴丙酰溴或2-氯丙酰氯发生酯化反应，得到具有中间产物，之后将该中间产物与(甲基)丙烯酸单体混合，在催化剂作用下加热，聚合得到具有式Ⅱ结构的pH响应型聚合物。上述制备过程中所用的催化剂可为溴化亚铜或氯化亚铜，加热温度为50-120℃之间，反应时间约为5-10小时。按重量百分比计，本专利技术的光刻胶组合物包括：1-10％的式Ⅰ和/或式Ⅱ所示的pH响应型聚合物，5-30％的树脂，0.1-1％的光敏剂以及余量的溶剂，优选包括5％的pH响应型聚合物、25％的树脂、0.2％的光敏剂以及余量的溶剂。式Ⅰ所示的pH响应型聚合物和式Ⅱ所示的pH响应型聚合物可以选用其中的任意一者，也可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有下面式Ⅰ结构的pH响应型聚合物，

【技术特征摘要】
1.一种具有下面式Ⅰ结构的pH响应型聚合物，式中，m为20-100的整数，n为20-100的整数x为1-4的整数，R1为甲基或氢原子，R2为甲基或氢原子。2.根据权利要求1所述的pH响应型聚合物，其中m为30-50的整数，n为30-50的整数。3.制备根据权利要求1或2所述的pH响应型聚合物的方法，包括：将(甲基)丙烯酸单体和(甲基)丙烯酸多乙二醇酯单体加入到分散剂中；加入引发剂；以及加热引发(甲基)丙烯酸单体与(甲基)丙烯酸多乙二醇酯单体聚合，得到具有式Ⅰ结构的pH响应型聚合物。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述分散剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、甲苯、环己酮、二氧六环或N-甲基吡咯烷酮，所述引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁酸二甲酯、过氧化二苯甲酰、过氧化苯甲酰叔丁酯或过氧化甲乙酮。5.根据权利要求3所述的方法，其中所述加热的温度为70-110℃。6.一种具有下面式Ⅱ结构的pH响应型聚合物，式中，m为20-100的整数，n为20-100的整数R为甲基或氢原子。7.根据权利要求6所述的pH响应型聚合物，其中m为30-50的整数，n为30-50的整数。8.制备根据权利要求6或7所述的pH响应型聚合物的方法，包括：使聚乙二醇与2-溴丙酰...

【专利技术属性】
技术研发人员：李伟，夏晶晶，周斌，刘军，胡迎宾，张扬，程磊磊，
申请(专利权)人：合肥鑫晟光电科技有限公司，京东方科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34