一种非光刻图形化掩模的制造方法技术

本发明专利技术提供了一种非光刻图形化掩模的制造方法，包括以下步骤：S1.在衬底上设置一层高分子材料；S2.将这层高分子材料中部分不需要保留的区域接触含有阻聚剂或缓聚剂的溶液；S3.对包含高分子材料的衬底进行热处理；S4.将包含高分子材料的衬底浸在显影溶液或通过喷雾显影法显影，直到高分子材料接触阻聚剂或缓聚剂的区域溶解。本发明专利技术和传统光刻工艺或干膜工艺相比，此图形化掩膜的方法不需要光源与曝光过程，并且高分子材料中并不需要添加光敏成分，大幅降低材料成本，在需要低成本掩膜的应用领域。

【技术实现步骤摘要】
一种非光刻图形化掩模的制造方法
本专利技术涉及太阳能电池，半导体照明芯片制造，平板显示，生化分析芯片，集成电路，微机电制造等微米尺度制造领域，具体涉及一种图形化掩模的制造方法。
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、曝光、显影、后烘等工序，将设计好的掩膜图案转移到薄膜上，之后经过刻蚀和光刻胶剥离工序在薄膜中形成目标图案。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，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。光掩膜版和光刻胶材料的成本不符合太阳能电池工业的低成本要求。并且，对准光掩膜版，光刻胶曝光、显影所需的时间达不到现代太阳能电池生产线的产量要求。图形化过程可以在太阳能电池制造过程中的不同步骤中用到。例如，当选择性的在太阳能电池表面沉积导电栅线时，就有可能需要做一次图形化过程来完成。图形化过程也在很多其他应用中需要，例如，在玻璃衬底上沉积保护涂层，在电路板上形成导电图案等。这些应用通常不需要光刻技术在微电子工业应用所发挥的高分辨率和精确对准的优势。因此，需要一个比传统光刻技术更高产量并且低成本的可以图形化高分子聚合物的方法。
技术实现思路
要解决的技术问题：本专利技术的目的是提供一种非光刻图形化掩模的制造方法，其具体是利用阻聚剂来有效的高分子树脂的交联，该方法可以高效率低成本的得到图形化掩模。技术方案：一种非光刻图形化掩模的制造方法，包括以下步骤：S1.在衬底上设置一层高分子材料；S2.将这层高分子材料中部分不需要保留的区域接触含有阻聚剂或缓聚剂的溶液；S3.对包含高分子材料的衬底进行热处理；S4.将包含高分子材料的衬底浸在显影溶液或通过喷雾显影法显影，直到高分子材料接触阻聚剂或缓聚剂的区域溶解。优选的，所述步骤S1中高分子材料按以下重量份组成：高分子树脂：2％-60％；固化剂：0％-25％；其他助剂：0-5％；溶剂：余量。优选的，所述步骤S1中高分子材料按以下重量份组成：高分子树脂：15％-40％；固化剂：0％-10％；其他助剂：0-2％；溶剂：余量。优选的，所述高分子树脂要含有活性氢键，包括羟基，羧基或酰胺基团；包括醇酸树脂，聚酯树脂，酚醛清漆树脂，丙烯酸树脂，环氧树脂，聚酰亚胺，氨基甲酸乙酯，聚乙烯基苯酚，聚丙烯酸或聚甲基丙烯酸共聚物；优选的是聚对羟基苯乙烯树脂，环氧树脂，聚乙烯吡咯烷酮，聚丙烯酸，聚甲基丙烯酸共聚物或它们的混合物；所述溶剂是高分子材料的良溶剂；包括芳族烃，醇，醚，酯，酮酰胺或氯化烃的有机溶剂，优选乙二醇单甲醚，乙二醇单乙醚，乙二醇二甲醚，乙二醇丁醚，二乙二醇丁醚，三乙二醇丁醚的乙二醇醚类；乙酸乙酯，1,2-丙二醇甲醚乙酸酯，乙酸丁酯，乳酸乙酯，异丁酸异丁酯，1,4-丁内酯，乙二醇单乙酸酯，乙二醇甲醚乙酸酯，乙二醇烷基醚乙酸酯、丙二醇单甲醚乙酸酯，3-乙氧基丙酸乙酯，乙酸乙氧乙酯的酯类；甲基溶纤剂乙酸酯，乙基溶纤剂乙酸酯的溶纤剂酯类；甲苯，二甲苯的芳族烃类；丙酮，丁酮，环戊酮，环己酮的酮；二甲基乙酰胺，N-甲基吡咯烷酮，二甲基甲酰胺的酰胺类；二氯甲烷，二氯乙烷，1,1,1-三氯乙烷，氯苯，邻二氯苯的氯化烃类；以及上述物质的混合物；所述固化剂是与高分子材料发生化学反应，形成网状立体聚合物；优选为含醚键的杂环类化合物；所述醚键链接为6个碳原子的碳烃链和/或含卤素的碳氢化合物和/或苯环及苯环衍生物，醚键与成膜高分子树脂发生交联反应；或者固化剂能够与上述高分子树脂中的酚羟基或邻/对位羟甲基官能团发生缩合反应形成次甲基键及少量醚键，从而使高分子树脂形成网状的交联结构；优选乙烯基三胺，二氨基环己烷，三聚氰胺，二已基三胺或它们的混合物；所述其他助剂包括增粘剂，或/和分散稳定剂，或/和消泡剂，或/和表面活性剂，或/和抗氧化剂。优选的，所述步骤S2中阻聚剂或缓聚剂的溶液按以下重量份组成：阻聚剂或缓聚剂：0.1％-50％；其他稳定剂：0％-10％；溶剂：余量。优选的，所述步骤S2中阻聚剂或缓聚剂的溶液按以下重量份组成：阻聚剂或缓聚剂：0.5％-10％；其他稳定剂：1％-5％；溶剂：余量。优选的，所述阻聚剂或缓聚剂包括加成型阻聚剂、链转移型阻聚剂和电荷转移性阻聚剂，所述加成型阻聚剂包括醌类、硝基化合物、含氧类、含硫化合物，所述醌类化合物包括苯醌、氢醌(对苯二酚)、2，5-二特丁基对苯二酚、叔丁基氢醌，萘醌和氢醌单甲醚，所述硝基化合物包括硝基苯，1-甲基-3-硝基苯和多硝基苯，2-仲丁基-4，6-二硝基苯酚，所述含氧类包括4-羟基-2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基，所述含硫化合物包括硫化铜；所述链转移型阻聚剂包括1,1-二苯基-2-三硝基苯肼，芳胺，酚类，所述芳胺包括吩噻嗪，N-甲基-N-亚硝基苯胺和N-苯基萘胺，所述酚类包括间苯二酚、2,6-二叔丁基对甲酚和对叔丁基邻苯二酚；所述电荷转移型阻聚剂包括氯化铁和氯化铜，以及上述物质的混合物；所述溶剂是高分子材料的良溶剂；包括芳族烃，醇，醚，酯，酮酰胺或氯化烃的有机溶剂，优选乙二醇单甲醚，乙二醇单乙醚，乙二醇二甲醚，乙二醇丁醚，二乙二醇丁醚，三乙二醇丁醚的乙二醇醚类；乙酸乙酯，1,2-丙二醇甲醚乙酸酯，乙酸丁酯，乳酸乙酯，异丁酸异丁酯，1,4-丁内酯，乙二醇单乙酸酯，乙二醇甲醚乙酸酯，乙二醇烷基醚乙酸酯、丙二醇单甲醚乙酸酯，3-乙氧基丙酸乙酯，乙酸乙氧乙酯的酯类；甲基溶纤剂乙酸酯，乙基溶纤剂乙酸酯的溶纤剂酯类；甲苯，二甲苯的芳族烃类；丙酮，丁酮，环戊酮，环己酮的酮；二甲基乙酰胺，N-甲基吡咯烷酮，二甲基甲酰胺的酰胺类；二氯甲烷，二氯乙烷，1,1,1-三氯乙烷，氯苯，邻二氯苯的氯化烃类；以及上述物质的混合物；所述稳定剂包括分散稳定剂，保湿剂，pH调节剂，消泡剂，螯合剂和表面活性剂。优选的，所述步骤S3中热处理包括加热板，加热炉，红外加热设备和微波加热设备处理，衬底的表面温度在60～160℃，时间控制在10s～20min。优选的，所述步骤S4中显影为在TMAH或碱性显影液(PH>9)中显影20s-10min，温度20-50C。有益效果：本专利技术的制造方法具有以下优点：1、本专利技术中通过阻聚剂阻止高分子材料自身的聚合，在高分子材料固化后，含有阻聚剂的高分子材料未发生固化，在显影液的作用下，含有阻聚剂的高分子材料会发生溶解，从而形成图形；2、和传统光刻工艺或干膜工艺相比，此图形化掩膜的方法不需要光源与曝光过程，并且高分子材料中并不需要添加光敏成分，大幅降低材料成本，在需要低成本掩膜的应用领域，如PCB电路板制造，光伏电池制造，半导体照明芯片制造，平板显示等领域，可使工艺总成本降低；3、我们提出的非光刻工艺本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非光刻图形化掩模的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1.在衬底上设置一层高分子材料；/nS2.将这层高分子材料中部分不需要保留的区域接触含有阻聚剂或缓聚剂的溶液；/nS3.对包含高分子材料的衬底进行热处理；/nS4.将包含高分子材料的衬底浸在显影溶液或通过喷雾显影法显影，直到高分子材料接触阻聚剂或缓聚剂的区域溶解。/n

【技术特征摘要】
1.一种非光刻图形化掩模的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.在衬底上设置一层高分子材料；
S2.将这层高分子材料中部分不需要保留的区域接触含有阻聚剂或缓聚剂的溶液；
S3.对包含高分子材料的衬底进行热处理；
S4.将包含高分子材料的衬底浸在显影溶液或通过喷雾显影法显影，直到高分子材料接触阻聚剂或缓聚剂的区域溶解。


2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述步骤S1中高分子材料按以下重量份组成：
高分子树脂：2％-60％；
固化剂：0％-25％；
其他助剂：0-5％；
溶剂：余量。


3.根据权利要求2所述的制造方法，其特征在于，所述步骤S1中高分子材料按以下重量份组成：
高分子树脂：15％-40％；
固化剂：0％-10％；
其他助剂：0-2％；
溶剂：余量。


4.根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于，所述高分子树脂要含有活性氢键，包括羟基，羧基或酰胺基团；包括醇酸树脂，聚酯树脂，酚醛清漆树脂，丙烯酸树脂，环氧树脂，聚酰亚胺，氨基甲酸乙酯，聚乙烯基苯酚，聚丙烯酸或聚甲基丙烯酸共聚物；优选的是聚对羟基苯乙烯树脂，环氧树脂，聚乙烯吡咯烷酮，酚醛树脂，聚丙烯酸，聚甲基丙烯酸共聚物或它们的混合物；
所述溶剂是高分子材料的良溶剂；包括芳族烃，醇，醚，酯，酮酰胺或氯化烃的有机溶剂，优选乙二醇单甲醚，乙二醇单乙醚，乙二醇二甲醚，乙二醇丁醚，二乙二醇丁醚，三乙二醇丁醚的乙二醇醚类，或丙二醇甲醚；乙酸乙酯，1,2-丙二醇甲醚乙酸酯，乙酸丁酯，乳酸乙酯，异丁酸异丁酯，1,4-丁内酯，乙二醇单乙酸酯，乙二醇甲醚乙酸酯，乙二醇烷基醚乙酸酯、丙二醇单甲醚乙酸酯，3-乙氧基丙酸乙酯，乙酸乙氧乙酯的酯类；甲基溶纤剂乙酸酯，乙基溶纤剂乙酸酯的溶纤剂酯类；甲苯，二甲苯的芳族烃类；丙酮，丁酮，环戊酮，环己酮的酮；二甲基乙酰胺，N-甲基吡咯烷酮，二甲基甲酰胺的酰胺类；二氯甲烷，二氯乙烷，1,1,1-三氯乙烷，氯苯，邻二氯苯的氯化烃类；以及上述物质的混合物；
所述固化剂是与高分子材料发生化学反应，形成网状立体聚合物；优选为含醚键的杂环类化合物；所述醚键链接为6个碳原子的碳烃链和/或含卤素的碳氢化合物和/或苯环及苯环衍生物，醚键与成膜高分子树脂发生交联反应；或者固化剂能够与上述高分子树脂中的酚羟基或邻/对位羟甲基官能团发生缩合反应形成次甲基键及少量醚键，从而使高分子树脂形成网状的交联结构；优选乙烯基三胺，二氨基环己烷，三聚氰胺，二已基三胺或它们的混合物；
所述其他助剂包括增粘剂，或/和分散稳定剂，或/和消泡...

【专利技术属性】
技术研发人员：李中天，姚宇，邓晓帆，
申请(专利权)人：苏州太阳井新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32