TFT-LCD光阻回收再利用技術(shù)

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(zhì)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(lǐng)域中之主要商品。液晶顯示器(liquid crystal display, LCD) 自1973 年日本Sharp 公司應(yīng)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(yīng)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(zhuǎn)為信息產(chǎn)品，而且有越來越大型化的趨勢。其中TFT -LCD 因具有較快的反應(yīng)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 年富士總合研究所推估，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(dá)26.7%。預(yù)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(yù)估未來在臺灣TFT-LCD 產(chǎn)量持續(xù)成長的帶動下，臺灣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)的成長， 市場規(guī)模龐大，為一極具商機(jī)之潛在市場。

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。估計臺灣光電產(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(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，每年損失之光阻價值估計超過100 億臺幣。

二、光阻回收再利用技術(shù)

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清洗所造成的環(huán)境問題及成本浪費，可以利用光阻回收再利用技術(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。

將廢光阻與稀釋劑調(diào)整濃度后再經(jīng)過濾、消泡等處理后，以UV監(jiān)控其吸光度，令其狀態(tài)與原生光阻一致，送回涂布機(jī)臺再利用。這種設(shè)計方式優(yōu)點為不改變光阻涂布機(jī)臺之操作條件，制程風(fēng)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，回收再利用效益非常可觀。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7,000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。

針對電子所提供AZ650 之原生光阻及廢光阻進(jìn)行回收實驗。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(shè)計出其適合之調(diào)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(yīng)。本實驗利用丙二甲醇甲醚、丙二甲醇甲醚丙酯混合溶劑為稀釋劑，調(diào)整光阻黏度及固含量。廢光阻No.2 則因已被清洗溶劑所稀釋， 在此為避免高溫對光阻性質(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。

經(jīng)調(diào)整后之廢光阻No.1、No.2 以分光光度計及黏度計偵測之，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0.1μm 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可得再生光阻No.1、No.2。再生光阻再經(jīng)由電子所進(jìn)行涂布、曝光、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)涂布制程后之粒子數(shù)，由表中結(jié)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。