tft-lcd光阻回收再利用技術

1、TFT-LCD光阻回收再利用技術一、TFT-LCD 產(chǎn)業(yè)簡介彩色薄膜液晶顯示器(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display; TFT-LCD) 為光電產(chǎn)品中平面顯示器的一種， 由于其體積小、質量輕、厚度薄、耗電低、不閃爍、沒輻射等許多優(yōu)點，目前已成為顯示器領域中之主要商品。液晶顯示器(liquid crystaldisplay, LCD) 自 1973 年Sharp 公司應用于電子計算器以來，產(chǎn)品發(fā)展一日千里，綜觀其發(fā)展歷程， 除了在產(chǎn)品應用上越來越多樣化外， 也漸漸由 1990 年初的消費性電子產(chǎn)品轉為信息產(chǎn)品，而且有越來越大型化的趨勢。其中 TF

2、T -LCD 因具有較快的反應速度、較大的對比率及較寬的視角等優(yōu)點，遂成為 LCD 產(chǎn)業(yè)中的主流。依據(jù) 2002 年富士總合推估，2002 年全球 LCD 用上游材料市場規(guī)模高于6,669 億日圓， 較 2001 年成長達 26.7%。預估 2007 年全球 LCD 用上游材料市場規(guī)模將成長至 1 兆 3,907 億日圓，平均年成長率約為 21.7%。我國 2002 年 TFT-LCD 主要上游原材料市場規(guī)模 (僅以彩色濾光片、背光模塊、偏光板用主要原料推估) 估計在新臺幣600 億元以上，預估未來在TFT-LCD 產(chǎn)量持續(xù)成長的帶動下LCD 顯示器上游原材料市場規(guī)模仍將穩(wěn)定維持 2 位數(shù)的成

3、長， 市場規(guī)模龐大，為一極具商機之潛在市場。目前 TFT-LCD 制程中光阻以旋轉涂布 (spin coating) 的方式涂布于玻璃基板上，此種涂布方式光阻劑的利用率約為 10 %，其余 90 %以廢棄物處理之。估計光電產(chǎn)業(yè)每年損失之光阻劑高達 50 億元以上 (以每年廢光阻約 5,000 公噸，光阻劑售價約 1,000-2,500 元/公升，光阻劑密度為 0.8-0.9 g/cc 估計)。此外，根據(jù)竹科 IC 產(chǎn)業(yè)事業(yè)廢棄物申報數(shù)據(jù)顯示，2003 年度新竹科學園區(qū)正負廢光阻推估量達 5,000 公秉。光電半導體業(yè)因光阻利用率低，每年損失之光阻價值估計超過 100 億臺幣。二、光阻回收再利用

4、技術針對光阻涂布制程中光阻利用率低造成原料浪費及使用大量溶劑所造成的環(huán)境問題及成本浪費，可以利用光阻回收再利用技術達到原料及溶劑回收再利用之目的并可減少制程中污染物的生成量。本中心將廢光阻與稀釋劑調整濃度后再經(jīng)過濾、消泡等處理后，以 UV其吸光度，令其狀態(tài)與原生光阻一致，送回涂布機臺再利用。這種設計方式優(yōu)點為不改變光阻涂布機臺之操作條件，制程風險較低。回收再利用若光阻利用率提高至 50%，則可節(jié)省光阻液 150 公噸/年，若光阻液市價為 3,000 元臺幣/公斤，則可節(jié)省 4.5 億元臺幣/年，回收再利用效益非?？捎^。此外，由于廢光阻液的產(chǎn)量亦可減少 150 公噸/年，若委外處理費用為 7,0

5、00 元臺幣/公噸，廢光阻液委外處理費用可減少約 100 萬元臺幣/年。本中心針對電子所提供 AZ650 之原生光阻及廢光阻進行回收實驗。首先進行原生光阻與廢光阻之性質分析， 其黏度及固含量測定結果如表一。因涂布制程的差異，所產(chǎn)生之廢光阻可能有兩種狀況：廢光阻 No.1 因制程中抽排氣使溶劑揮發(fā)，造成濃縮之效果。而廢光阻 No.2 則是在上光阻前會先噴灑溶劑于玻璃基板上，使所收集之廢光阻發(fā)生稀釋的情形。針對不同特性之廢光阻，設計出其適合之調配方式其實驗流程如圖一。廢光阻 No.1因制程方式而產(chǎn)生濃縮效應。本實驗利用甲醇甲醚、甲醇甲醚丙酯混合溶劑為溶劑所稀釋， 在此為避稀釋劑，調整光阻黏度及固含

6、量。廢光阻 No.2 則因已被免高溫對光阻性質有所影響， 故以減壓濃縮方式在低溫（30 ）下將多余溶劑除去。圖一、光阻回收再利用實驗流程減壓濃縮系統(tǒng)溶劑添加廢光阻監(jiān)測系統(tǒng)過濾系統(tǒng)蝕刻嚗光顯影涂佈再生光阻監(jiān)測系統(tǒng)抗蝕刻感光物質之活性經(jīng)調整后之廢光阻 No.1、No.2 以分光光度計及黏度計偵測之，當光阻黏度與固含量調整至適當條件后再以一由 1.0、0.2 及 0.1m 過濾器所串聯(lián)組成之過濾系統(tǒng)過濾之降低其中之粒子數(shù)。再測定其黏度與固含量則 再生光阻 No.1、No.2。再生光阻再經(jīng)由電子所進行涂布、顯影及蝕刻等驗證實驗，測試再生光阻是否具有光活性。表二為過濾后之再生光阻及原生光阻經(jīng)涂布制程后之

7、粒子數(shù)，由表中結果得知經(jīng)過濾后之再生光阻其粒子數(shù)與原生光阻大致相符，且符合現(xiàn)有制程要求。表二、經(jīng)過濾之再生光阻及原生光阻涂布后之粒子數(shù)1m3m5m10m50m原生光阻178136884617再生光阻 No.12642291589021再生光阻 No.25以分光光度計及黏度計偵測膜厚、均勻度及粒子數(shù)以分光光度計經(jīng)1.0、0.2 及0.1及黏度計偵測um過濾器過濾光阻調整區(qū)表一、原生光阻與廢光阻之性質分析黏度(cps)密度(g/mL)固含量(g/mL)原生光阻15.281.000.31廢光阻 No.12341.301.430.83廢光阻 No.23.910.820.15再生光阻之特性及其經(jīng)涂布后所

8、得之膜厚結果如表三。由表中可知兩種再生光阻的黏度與密度與原生光阻相近，而固含量則略高于原生光阻。光阻涂布后其膜厚與黏度及固含量有關，當黏度或固含量較高時其膜厚將偏厚，反之則偏薄。由于兩種再生光阻黏度及固含量皆略高于原生光阻，故其膜厚亦較厚于原生光阻之膜厚。再生光阻之、顯影及蝕刻結果如圖二，顯影圖形寬及均勻度上均符合規(guī)格，而再生光阻亦具抗蝕刻之效果，由圖形中可看出蝕刻后圖形完整且符合制程規(guī)格。圖二、再生光阻之、顯影及蝕刻結果三、結語廢光阻經(jīng)本中心回收再生后由電子所驗證結果證明再生光阻具有與原生光阻相近之特性， 其涂布膜厚、顯影及蝕刻之驗證皆與制程規(guī)格相符。本中心將自動回收系統(tǒng)， 除了可提持續(xù)進行再生光阻最適化研究， 并研擬設計一套光阻劑高光阻劑的有效使用率， 降低制作成本外， 亦可減少廢液生成， 為一兼顧產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟與環(huán)境保護之清潔生產(chǎn)技術。本文作者：研究員工研院環(huán)安中心表三