专利名称：用于形成图案的抗蚀剂及使用其形成图案的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于形成图案的抗蚀剂及使用其形成图案的方法，特别是涉及一种通过共平面印刷法(in-plane printing method)形成图案的方法和用于共平面印刷法的抗蚀剂。
背景技术：
通常，平板显示器件，例如液晶显示(LCD)器件，通过使用在各像素上的有源器件来显示图像。例如，有源器件包括薄膜晶体管。这种显示器件具有以矩阵型设置的多个有源器件并且由有源矩阵驱动方法驱动。
图1示出了根据现有技术的液晶显示器件结构的平面图。在图1中，LCD器件包括相互交叉的多条栅线4和数据线6，从而限定以矩阵型设置的多个像素1。栅线4接收从栅驱动电路(未示出)施加的扫描信号，并且数据线6接收来自数据驱动电路(未示出)的图像信号。
此外，LCD器件还包括薄膜晶体管(TFT)作为各像素1中的有源器件。TFT包括连接到各条栅线4上的栅极3，在栅极3上形成的半导体层8，以及在半导体层8上形成的源极/漏极5。当扫描信号从各条栅线4施加到栅极3时，半导体层8被激活。此外，当半导体层8被激活时，图像信号从各条数据线6施加到源极/漏极5上。
像素电极10形成在电连接到源极/漏极5的各像素1的显示区域中。像素电极10与例如公共电极(未示出)的另一电极产生电场，以根据当半导体层8被激活时通过源极/漏极5所施加的图像信号排列液晶分子(末示出)。所以，控制液晶分子的排列，以便控制其光透射率来显示图像。
图2示出了图1所示的液晶显示器件的薄膜晶体管结构的截面图。如图2所示，TFT形成在基板20上。基板20由例如玻璃的透明绝缘材料形成。具体地说，在基板20上形成栅极3，在基板20的整个表面上形成覆盖栅极3的栅绝缘层22，在栅绝缘层22上形成半导体层8，在半导体层8上形成源极/漏极5，并且在源极/漏极5上形成用于保护器件的钝化层25。
通常，在有源矩阵型LCD器件中。各像素的尺寸为大约几十μm。因此，设置在像素中的例如TFT的有源器件必须形成为具有约几个μm的微小尺寸。而且，随着如HDTV的高图像质量的显示器件的需求增加，在相同面积的屏幕上必须设置更多的像素。因此，设置在各像素中、并包括栅线图案和数据线图案的有源器件图案也必须形成为具有甚至更小的尺寸。
依照现有技术，TFT、图案、或线通过使用曝光设备的光刻工艺形成。然而，光刻工艺包括一系列的工序，例如光刻胶沉积，对准工序，曝光工序，显影工序，蚀刻工序，剥离工序等。因而，光刻工艺消耗时间。
此外，在光刻工艺中所使用的光掩模和曝光设备非常昂贵。特别的，因为光刻工艺要重复数次以形成液晶显示器件的图案，所以制造成本增加并且生产率降低。
发明内容
因此，本发明涉及一种用于形成图案的抗蚀剂及使用其形成图案的方法，能够基本上克服因现有技术的局限和缺点带来的一个或多个问题。
本发明的目的是提供一种不使用光掩模和曝光设备而使用共平面印刷法形成图案的方法。
本发明的另一个目的是提供一种用于共平面印刷法的抗蚀剂。
本发明的附加优点和特征将在后面的描述中得以阐明，通过以下描述，将使它们对于本领域普通技术人员在某种程度上显而易见，或者可通过实践本发明来认识它们。本发明的这些和其他优点可通过书面描述及其权利要求以及附图中具体指出的结构来实现和得到。
为了实现这些和其它优点，按照本发明的目的，作为具体和广义的描述，一种用于形成图案的抗蚀剂包括光引发剂，以及包含乙烯基官能团和亲水官能团的液态预聚物。
在另一方面，一种用于形成图案的抗蚀剂包括光引发剂，通过光反应形成线性聚合物的液态亲水预聚物，以及用于激活线性聚合物的物理交联反应的光敏产酸剂(photo acid generator)。
在又一方面，一种用于形成图案的方法包括在基板上形成蚀刻对象层；在蚀刻对象层上施加抗蚀剂，其中抗蚀剂包括光引发剂以及包含乙烯基官能团和亲水官能团的液态预聚物；使用具有形成在其中的印记的模板使抗蚀剂成形；以及在模板使抗蚀剂对应于印记成形的同时使抗蚀剂硬化以形成抗蚀图案。
应该理解，上面的概括性描述和下面的详细描述都是示意性和解释性的，意欲对本发明的权利要求提供进一步的解释。
本申请所包括的附图用于提供对发明的进一步理解，并且包括在该说明书中并作为本说明书的一部分，示出了本发明的实施方式并且连同说明书一起用于解释本发明原理的作用，在附图中图1示出了根据现有技术的液晶显示器件结构的平面图；图2示出了图1所示的液晶显示器件的薄膜晶体管结构的截面图；以及图3A至图3F示出了根据本发明实施方式的使用共平面印刷法形成图案的方法的截面图。
具体实施例方式
现在要详细说明本发明的最佳实施方式，所述实施方式的实施例示于附图中。
图3A至图3F示出了根据本发明实施方式的使用共平面印刷法形成图案的方法的截面图。如图3A所示，基板100包括蚀刻对象层101，具被选择性地蚀刻以在基板100上形成期望的图案。蚀刻对象层101可以是用于形成例如TFT的电极、栅线、数据线、或像素电极的金属层，或是用于形成有源层的半导体层。此外，蚀刻对象层101可以是例如SiOx或SiNx的绝缘层。
抗蚀剂103施加在蚀刻对象层101上。具体地说，抗蚀剂103可以施加在蚀刻对象层101的整个表面上。抗蚀剂103包括光引发剂，以及包含乙烯基官能团和亲水官能团的液态预聚物。例如，液态预聚物可以具有如化学式1所示的结构。
例如氢(H)，碳氟化合物(CF)和甲基(CH3)，乙基(C2H5)，丙基(C3H7)和丁基(C4H9)的C0-C4烷基可以取代R1，R2和R3。亲水物质可以取代R4至R8中的一个位置。例如，亲水物质可以是OH，COOHCH3，COOC2H5，COOC3H7，COOC4H9，SOOHCH3，SOOC2H5，SOOC3H7和SOOC4H9中的一种。
当R1，R2和R3是H时，OH可以取代R6。例如液态预聚物可以变成具有如化学式2所示的结构的对羟基苯乙烯(para-hydroxystyrene)。
如图3B所示，模板105提供在基板100上。模板105包括对应于期望在基板100上形成的图案的多个凹槽107。虽然在模板105中仅示出了凹槽107，但是模板105可以具有形成在其中的不同印记以对应于期望的图案。
模板105可以用聚二甲基硅氧烷(PDMS)，聚亚安酯，交联酚醛清漆树脂或其他具有相对较高弹性的物质制成。具体地说，可以优选使用具有与抗蚀剂103相反的疏水特性的PDMS材料。特别是当模板105具有疏水特性并且抗蚀剂103具有亲水特性时，在模板105与抗蚀剂103之间会产生斥力，从而促进了下面将详细讨论的抗蚀图案的形成。
在模板105对准抗蚀剂103之后，施加压力，因此模板105的接触面与蚀刻对象层101接触。具体地说，通过压力在模板105与基板100之间产生毛细管作用力(capillary force)，并且由于模板105和抗蚀剂103的相反特性在模板105与抗蚀剂103之间产生斥力。所以，如图3B箭头所示，抗蚀剂103向模板105的槽107中移动，并且模板105容纳抗蚀剂103以形成期望的形状。
如图3C所示，在抗蚀剂103处于槽107内部的同时，抗蚀剂103硬化而形成抗蚀图案103a。例如，使用紫外线(UV)源(未示出)照射UV以通过光反应使抗蚀剂103硬化。抗蚀图案103a可以是线性聚合物图案。即，当抗蚀剂103包括具有对羟基苯乙烯的液态预聚物时，液态预聚物通过光产生如[化学式3]所示的结构的线性聚合物。
当光照射并且抗蚀剂103包括对羟基苯乙烯时，由于光引发剂会导致自由基(radical)的生成而产生线性聚合物，从而在对羟基苯乙烯的乙烯基周围产生聚合。此外，抗蚀剂103也可以包括光敏产酸剂(photo acid generator)。光敏产酸剂延长聚合物链，以便通过激活线性聚合物链的物理交联反应发生物理交联反应，因而增加了分子重量。光敏产酸剂包括三芳基锍盐(triarylsulfoniumsalt)和有机磺酸酯(organic sulfonic ester)中的一种。例如，三芳基锍盐包括鎓盐，并且有机磺酸酯包括磺酸硝基苄酯(nitrobenzyl sulfonate)和亚氨磺酸酯(imidosulfonate)中的一种。
抗蚀剂103可以具有液态亲水预聚物、光引发剂和光敏产酸剂，其分别以10至15WT％、80至90WT％以及2至8WT％的比例范围混合。具体地说，抗蚀剂103可以优选包括5WT％的光敏产酸剂。
如图3D所示，在抗蚀图案103a形成之后，模板105从基板100上分离。因而，抗蚀图案103a保留在部分蚀刻对象层101上。
如图3E所示，通过使用抗蚀图案103a作为掩膜对蚀刻对象层101进行蚀刻。例如，采用例如干刻或湿刻的普通蚀刻工艺对蚀刻对象层101进行蚀刻，以形成期望的图案101a。图案101a可以是例如电极的金属结构、例如有源层的半导体结构、或例如接触孔的绝缘结构。
如图3F所示，抗蚀图案103a在形成期望图案101a之后从基板100上去除。抗蚀图案103a可以通过使用剥离工艺去除。例如，可以使用包括例如有机胺、N-甲基吡咯烷酮、甲苯、或二甲苯的有机溶剂的剥离剂来去除抗蚀图案103a。
因此，根据本发明实施方式的使用共平面印刷法形成图案的方法包括在蚀刻对象层上施加抗蚀剂，使用具有至少一个凹槽的模板成形抗蚀剂，并且在模板保持抗蚀剂形状的同时使抗蚀剂硬化以形成抗蚀图案。具体地说，施加压力以使模板与蚀刻对象层接触，从而使抗蚀剂成形。此外，在模板与抗蚀剂之间产生斥力以成形抗蚀剂。具体地说，抗蚀剂可以具有亲水特性并且模板可以具有疏水特性，从而由于抗蚀剂和模板的相反特性可以产生斥力。所以，抗蚀剂与模板中的任何印记相一致，例如移动到模板的凹槽中。
当光照射在其上时，抗蚀剂硬化并形成线性聚合物，从而形成抗蚀图案。因为在形成抗蚀图案的同时模板保持抗蚀剂的形状，可以形成更精确和更微小的图案。另外，抗蚀剂也可以包括光敏产酸剂，如果线性聚合物的链在引发之后太长，该光敏产酸剂能够抑制反应，并且同时如果线性聚合物的链太短则能够促进反应。
抗蚀图案可以是正光刻胶图案。光刻胶也可以是图案留在光照射的区域上的负光刻胶，或是图案留在光没有照射的区域上的正光刻胶。负光刻胶通过光照发生化学交联反应并且在光照射的区域上形成支化聚合物(branchedpolymer)。相反，正光刻胶通过光照发生物理交联反应并且在光照射的区域上形成线性聚合物。因此，负光刻胶不容易被剥离剂去除，而正光刻胶容易被剥离剂去除。因而，根据本发明实施方式的抗蚀剂通过光照形成具有线性聚合物的抗蚀图案。这种抗蚀图案容易被剥离器去除。例如，通常可以使用包括有机溶剂的剥离剂。
通过使用根据本发明实施方式的共平面印刷法形成图案的方法通过用共平面印刷法形成图案简化制造工艺并通过使用容易被常用的剥离剂去除的抗蚀剂形成图案来形成精确的图案。因此，根据本发明实施方式的使用共平面印刷法形成图案的方法不使用昂贵的光掩膜，从而降低了制造成本并提高了生产效率。此外，根据本发明实施方式的使用共平面印刷法形成图案的方法可以在半导体晶片上形成器件，或在玻璃基板上形成有源器件。
可以清楚地理解，对于本领域的普通技术人员来说，本发明的用于形成图案的抗蚀剂及使用其形成图案的方法具有各种变型和改进。因而，本发明意欲覆盖所有落入所附权利要求以及等效物所限定的范围内的变型和改进。
权利要求
1.一种用于形成图案的抗蚀剂，包括光引发剂；以及包括乙烯基官能团和亲水官能团的液态预聚物。
2.根据权利要求1所述的抗蚀剂，其特征在于，所述液态预聚物具有如化学式1所示的结构[化学式1]
3.根据权利要求2所述的抗蚀剂，其特征在于，所述R1，R2和R3包括烷基，其中碳小于等于4。
4.根据权利要求2所述的抗蚀剂，其特征在于，所述R4至R8中的至少一个包括亲水物质。
5.根据权利要求2所述的抗蚀剂，其特征在于，所述液态预聚物是具有如化学式2所示的结构的对羟基苯乙烯[化学式2]
6.根据权利要求5所述的抗蚀剂，其特征在于，所述液态预聚物通过光反应形成具有如化学式3所示的结构的线性聚合物[化学式3]
7.根据权利要求1所述的抗蚀剂，特征在于，还进一步包括用于在通过所述光引发剂引发后激活聚合物链的物理交联反应的光敏产酸剂。
8.根据权利要求7所述的抗蚀剂，其特征在于，所述光敏产酸剂包括三芳基锍盐和有机磺酸脂中的一种。
9.一种用于形成图案的抗蚀剂，包括光引发剂；通过光反应形成线性聚合物的液态亲水预聚物；以及用于激活所述线性聚合物的物理交联反应的光敏产酸剂。
10.根据权利要求9所述的抗蚀剂，其特征在于，所述光引发剂为大约10至15WT％。
11.根据权利要求9所述的抗蚀剂，其特征在于，所述液态亲水预聚物为大约80至90WT％。
12.根据权利要求9所述的抗蚀剂，其特征在于，所述光敏产酸剂为大约2至8WT％。
13.根据权利要求9所述的抗蚀剂，其特征在于，所述液态亲水预聚物是具有如化学式1所示的结构的对羟基苯乙烯[化学式1]
14.一种形成图案的方法，包括在基板上形成蚀刻对象层；在所述蚀刻对象层上施加抗蚀剂，其中所述抗蚀剂包括光引发剂，以及包含乙烯基官能团和亲水官能团的液态预聚物；使用具有形成在其中的印记的模板成形所述抗蚀剂；以及在所述模板使所述抗蚀剂对应于印记成形的同时使所述抗蚀剂硬化以形成抗蚀图案。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述成形所述抗蚀剂的步骤包括按压所述模板以使其接触所述蚀刻对象层，其中所述模板具有疏水基。
16.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述使所述抗蚀利硬化的步骤包括在模板保持所述抗蚀剂的形状的同时在所述抗蚀剂上照射光。
17.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述抗蚀剂通过光照变为线性聚合物。
18.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述模板包括至少一个凹槽。
19.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述在所述基板上形成蚀刻对象层的步骤包括在所述基板上沉积金属材料、半导体材料和绝缘材料中的一种。
20.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，还进一步包括通过使用抗蚀图案作为掩膜对蚀刻对象层进行蚀刻；以及去除留在蚀刻对象层上的抗蚀图案。
全文摘要
一种用于形成图案的方法包括在基板上形成蚀刻对象层；在蚀刻对象层上施加抗蚀剂，其中抗蚀剂包括光引发剂以及包含乙烯基官能团和亲水官能团的液态预聚物；使用具有形成在其中的印记的模板成形抗蚀剂；以及在模板对应于印记成形抗蚀剂的同时使抗蚀剂硬化以形成抗蚀图案。
文档编号G03F7/00GK1710488SQ20051007506
公开日2005年12月21日 申请日期2005年6月8日 优先权日2004年6月18日
发明者金珍郁 申请人:Lg.菲利浦Lcd株式会社