tft-lcd光阻回收再利用技術(shù)

1、TFT-LCD光阻回收再利用技術(shù)一、TFT-LCD 產(chǎn)業(yè)簡(jiǎn)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(zhì)量輕、厚度薄、耗電低、不閃爍、沒(méi)輻射等許多優(yōu)點(diǎn)，目前已成為顯示器領(lǐng)域中之主要商品。液晶顯示器(liquid crystaldisplay, LCD) 自 1973 年Sharp 公司應(yīng)用于電子計(jì)算器以來(lái)，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(yīng)用上越來(lái)越多樣化外， 也漸漸由 1990 年初的消費(fèi)性電子產(chǎn)品轉(zhuǎn)為信息產(chǎn)品，而且有越來(lái)越大型化的趨勢(shì)。其中 TF

2、T -LCD 因具有較快的反應(yīng)速度、較大的對(duì)比率及較寬的視角等優(yōu)點(diǎn)，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(chǎng)規(guī)模高于6,669 億日?qǐng)A， 較 2001 年成長(zhǎng)達(dá) 26.7%。預(yù)估 2007 年全球 LCD 用上游材料市場(chǎng)規(guī)模將成長(zhǎng)至 1 兆 3,907 億日?qǐng)A，平均年成長(zhǎng)率約為 21.7%。我國(guó) 2002 年 TFT-LCD 主要上游原材料市場(chǎng)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(jì)在新臺(tái)幣600 億元以上，預(yù)估未來(lái)在TFT-LCD 產(chǎn)量持續(xù)成長(zhǎng)的帶動(dòng)下LCD 顯示器上游原材料市場(chǎng)規(guī)模仍將穩(wěn)定維持 2 位數(shù)的成

3、長(zhǎng)， 市場(chǎng)規(guī)模龐大，為一極具商機(jī)之潛在市場(chǎng)。目前 TFT-LCD 制程中光阻以旋轉(zhuǎn)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(jì)光電產(chǎn)業(yè)每年損失之光阻劑高達(dá) 50 億元以上 (以每年廢光阻約 5,000 公噸，光阻劑售價(jià)約 1,000-2,500 元/公升，光阻劑密度為 0.8-0.9 g/cc 估計(jì))。此外，根據(jù)竹科 IC 產(chǎn)業(yè)事業(yè)廢棄物申報(bào)數(shù)據(jù)顯示，2003 年度新竹科學(xué)園區(qū)正負(fù)廢光阻推估量達(dá) 5,000 公秉。光電半導(dǎo)體業(yè)因光阻利用率低，每年損失之光阻價(jià)值估計(jì)超過(guò) 100 億臺(tái)幣。二、光阻回收再利用

4、技術(shù)針對(duì)光阻涂布制程中光阻利用率低造成原料浪費(fèi)及使用大量溶劑所造成的環(huán)境問(wèn)題及成本浪費(fèi)，可以利用光阻回收再利用技術(shù)達(dá)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(diào)整濃度后再經(jīng)過(guò)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(jī)臺(tái)再利用。這種設(shè)計(jì)方式優(yōu)點(diǎn)為不改變光阻涂布機(jī)臺(tái)之操作條件，制程風(fēng)險(xiǎn)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(jià)為 3,000 元臺(tái)幣/公斤，則可節(jié)省 4.5 億元臺(tái)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(fèi)用為 7,0

5、00 元臺(tái)幣/公噸，廢光阻液委外處理費(fèi)用可減少約 100 萬(wàn)元臺(tái)幣/年。本中心針對(duì)電子所提供 AZ650 之原生光阻及廢光阻進(jìn)行回收實(shí)驗(yàn)。首先進(jìn)行原生光阻與廢光阻之性質(zhì)分析， 其黏度及固含量測(cè)定結(jié)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(huì)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(duì)不同特性之廢光阻，設(shè)計(jì)出其適合之調(diào)配方式其實(shí)驗(yàn)流程如圖一。廢光阻 No.1因制程方式而產(chǎn)生濃縮效應(yīng)。本實(shí)驗(yàn)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(diào)整光阻黏度及固含

6、量。廢光阻 No.2 則因已被免高溫對(duì)光阻性質(zhì)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(shí)驗(yàn)流程減壓濃縮系統(tǒng)溶劑添加廢光阻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)過(guò)濾系統(tǒng)蝕刻嚗光顯影涂佈再生光阻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)抗蝕刻感光物質(zhì)之活性經(jīng)調(diào)整后之廢光阻 No.1、No.2 以分光光度計(jì)及黏度計(jì)偵測(cè)之，當(dāng)光阻黏度與固含量調(diào)整至適當(dāng)條件后再以一由 1.0、0.2 及 0.1m 過(guò)濾器所串聯(lián)組成之過(guò)濾系統(tǒng)過(guò)濾之降低其中之粒子數(shù)。再測(cè)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(jìn)行涂布、顯影及蝕刻等驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，測(cè)試再生光阻是否具有光活性。表二為過(guò)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(jié)果得知經(jīng)過(guò)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(guò)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(jì)及黏度計(jì)偵測(cè)膜厚、均勻度及粒子數(shù)以分光光度計(jì)經(jīng)1.0、0.2 及0.1及黏度計(jì)偵測(cè)um過(guò)濾器過(guò)濾光阻調(diào)整區(qū)表一、原生光阻與廢光阻之性質(zhì)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(jié)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(guān)，當(dāng)黏度或固含量較高時(shí)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(jié)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(jié)果三、結(jié)語(yǔ)廢光阻經(jīng)本中心回收再生后由電子所驗(yàn)證結(jié)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(yàn)證皆與制程規(guī)格相符。本中心將自動(dòng)回收系統(tǒng)， 除了可提持續(xù)進(jìn)行再生光阻最適化研究， 并研擬設(shè)計(jì)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?gòu)U液生成， 為一兼顧產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)與環(huán)境保護(hù)之清潔生產(chǎn)技術(shù)。本文作者：研究員工研院環(huán)安中心表三