tft-lcd光阻回收再利用技术

1、TFT-LCD光阻回收再利用技术一、TFT-LCD 产业简介彩色薄膜液晶显示器(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display; TFT-LCD) 为光电产品中平面显示器的一种， 由于其体积小、质量轻、厚度薄、耗电低、不闪烁、没辐射等许多优点，目前已成为显示器领域中之主要商品。液晶显示器(liquid crystaldisplay, LCD) 自 1973 年Sharp 公司应用于电子计算器以来，产品发展一日千里，综观其发展历程， 除了在产品应用上越来越多样化外， 也渐渐由 1990 年初的消费性电子产品转为信息产品，而且有越来越大型化的趋势。其中 TF

2、T -LCD 因具有较快的反应速度、较大的对比率及较宽的视角等优点，遂成为 LCD 产业中的主流。依据 2002 年富士总合推估，2002 年全球 LCD 用上游材料市场规模高于6,669 亿日圆， 较 2001 年成长达 26.7%。预估 2007 年全球 LCD 用上游材料市场规模将成长至 1 兆 3,907 亿日圆，平均年成长率约为 21.7%。我国 2002 年 TFT-LCD 主要上游原材料市场规模 (仅以彩色滤光片、背光模块、偏光板用主要原料推估) 估计在新台币600 亿元以上，预估未来在TFT-LCD 产量持续成长的带动下LCD 显示器上游原材料市场规模仍将稳定维持 2 位数的成

3、长， 市场规模庞大，为一极具商机之潜在市场。目前 TFT-LCD 制程中光阻以旋转涂布 (spin coating) 的方式涂布于玻璃基板上，此种涂布方式光阻剂的利用率约为 10 %，其余 90 %以废弃物处理之。估计光电产业每年损失之光阻剂高达 50 亿元以上 (以每年废光阻约 5,000 公吨，光阻剂售价约 1,000-2,500 元/公升，光阻剂密度为 0.8-0.9 g/cc 估计)。此外，根据竹科 IC 产业事业废弃物申报数据显示，2003 年度新竹科学园区正负废光阻推估量达 5,000 公秉。光电半导体业因光阻利用率低，每年损失之光阻价值估计超过 100 亿台币。二、光阻回收再利用

4、技术针对光阻涂布制程中光阻利用率低造成原料浪费及使用大量溶剂所造成的环境问题及成本浪费，可以利用光阻回收再利用技术达到原料及溶剂回收再利用之目的并可减少制程中污染物的生成量。本中心将废光阻与稀释剂调整浓度后再经过滤、消泡等处理后，以 UV其吸光度，令其状态与原生光阻一致，送回涂布机台再利用。这种设计方式优点为不改变光阻涂布机台之操作条件，制程风险较低。回收再利用若光阻利用率提高至 50%，则可节省光阻液 150 公吨/年，若光阻液市价为 3,000 元台币/公斤，则可节省 4.5 亿元台币/年，回收再利用效益非常可观。此外，由于废光阻液的产量亦可减少 150 公吨/年，若委外处理费用为 7,0

5、00 元台币/公吨，废光阻液委外处理费用可减少约 100 万元台币/年。本中心针对电子所提供 AZ650 之原生光阻及废光阻进行回收实验。首先进行原生光阻与废光阻之性质分析， 其黏度及固含量测定结果如表一。因涂布制程的差异，所产生之废光阻可能有两种状况：废光阻 No.1 因制程中抽排气使溶剂挥发，造成浓缩之效果。而废光阻 No.2 则是在上光阻前会先喷洒溶剂于玻璃基板上，使所收集之废光阻发生稀释的情形。针对不同特性之废光阻，设计出其适合之调配方式其实验流程如图一。废光阻 No.1因制程方式而产生浓缩效应。本实验利用甲醇甲醚、甲醇甲醚丙酯混合溶剂为溶剂所稀释， 在此为避稀释剂，调整光阻黏度及固含

6、量。废光阻 No.2 则因已被免高温对光阻性质有所影响， 故以减压浓缩方式在低温（30 ）下将多余溶剂除去。图一、光阻回收再利用实验流程减压浓缩系统溶剂添加废光阻监测系统过滤系统蚀刻嚗光显影涂佈再生光阻监测系统抗蚀刻感光物质之活性经调整后之废光阻 No.1、No.2 以分光光度计及黏度计侦测之，当光阻黏度与固含量调整至适当条件后再以一由 1.0、0.2 及 0.1m 过滤器所串联组成之过滤系统过滤之降低其中之粒子数。再测定其黏度与固含量则 再生光阻 No.1、No.2。再生光阻再经由电子所进行涂布、显影及蚀刻等验证实验，测试再生光阻是否具有光活性。表二为过滤后之再生光阻及原生光阻经涂布制程后之

7、粒子数，由表中结果得知经过滤后之再生光阻其粒子数与原生光阻大致相符，且符合现有制程要求。表二、经过滤之再生光阻及原生光阻涂布后之粒子数1m3m5m10m50m原生光阻178136884617再生光阻 No.12642291589021再生光阻 No.25以分光光度计及黏度计侦测膜厚、均匀度及粒子数以分光光度计经1.0、0.2 及0.1及黏度计侦测um过滤器过滤光阻调整区表一、原生光阻与废光阻之性质分析黏度(cps)密度(g/mL)固含量(g/mL)原生光阻15.281.000.31废光阻 No.12341.301.430.83废光阻 No.23.910.820.15再生光阻之特性及其经涂布后所

8、得之膜厚结果如表三。由表中可知两种再生光阻的黏度与密度与原生光阻相近，而固含量则略高于原生光阻。光阻涂布后其膜厚与黏度及固含量有关，当黏度或固含量较高时其膜厚将偏厚，反之则偏薄。由于两种再生光阻黏度及固含量皆略高于原生光阻，故其膜厚亦较厚于原生光阻之膜厚。再生光阻之、显影及蚀刻结果如图二，显影图形宽及均匀度上均符合规格，而再生光阻亦具抗蚀刻之效果，由图形中可看出蚀刻后图形完整且符合制程规格。图二、再生光阻之、显影及蚀刻结果三、结语废光阻经本中心回收再生后由电子所验证结果证明再生光阻具有与原生光阻相近之特性， 其涂布膜厚、显影及蚀刻之验证皆与制程规格相符。本中心将自动回收系统， 除了可提持续进行再生光阻最适化研究， 并研拟设计一套光阻剂高光阻剂的有效使用率， 降低制作成本外， 亦可减少废液生成， 为一兼顾产业经济与环境保护之清洁生产技术。本文作者：研究员工研院环安中心表三