專利名稱：利用等離子體選擇性地去除涂覆于形成在襯底上的負(fù)型光致抗蝕劑上的聚酰亞胺配向?qū)?...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對(duì)用于LCD(液晶顯示器)或者TFT(薄膜晶體管)-LCD的玻璃襯底進(jìn)行再利用的方法，特別涉及一種通過(guò)利用等離子體選擇性地去除涂覆于形成在玻璃襯底上的負(fù)型光致抗蝕劑之上的聚酰亞胺有機(jī)配向?qū)?alignment layer)來(lái)再利用玻璃襯底的方法。
背景技術(shù)：
隨著各種平面顯示器件的發(fā)展，LCD和TFT-LCD得到了更多的發(fā)展和制造。這種LCD器件主要包括玻璃襯底以及在襯底相面對(duì)的內(nèi)側(cè)上形成的電極。在電極上形成有柱狀間隔物(post spacer)、突起或者樹脂黑矩陣(或樹脂BM)，并且在其上又涂覆有聚酰亞胺有機(jī)配向?qū)?。隨后，在襯底中注入液晶并且密封襯底以制造LCD器件。
在上述過(guò)程中，配向?qū)油扛膊襟E如下首先，在對(duì)涂覆有柱狀間隔物的玻璃襯底進(jìn)行清洗后，將聚酰亞胺印在玻璃襯底上并且繼而對(duì)聚酰亞胺進(jìn)行預(yù)固化。然后檢查配向?qū)拥臓顟B(tài)，并且如果配向?qū)犹幱诹己脿顟B(tài)的話則二次固化配向?qū)?。然后研磨配向?qū)右杂糜谝壕У呐湎?alignment)。在上述步驟中，如果檢查出經(jīng)過(guò)預(yù)固化的襯底為次品，則襯底將經(jīng)過(guò)襯底再處理過(guò)程并被再利用。即使在經(jīng)過(guò)了二次固化之后，次品襯底也可經(jīng)過(guò)再處理。
如上所述，在液晶顯示器件制造過(guò)程中，在襯底上涂覆了聚酰亞胺有機(jī)配向?qū)雍?，?jīng)常發(fā)現(xiàn)需要再處理的次品襯底。為了再利用該襯底，需要去除涂覆在柱狀間隔物(其形成于玻璃襯底上)上的聚酰亞胺配向?qū)印ＭǔＪ峭ㄟ^(guò)濕法(wet method)來(lái)整體去除聚酰亞胺有機(jī)配向?qū)印?br> 換句話說(shuō)，在傳統(tǒng)的用于去除聚酰亞胺配向?qū)拥臐穹ㄖ?，將溶?例如四甲基氫氧化銨)涂覆于在待被再利用的襯底上所涂覆的聚酰亞胺配向?qū)樱詣冸x該聚酰亞胺配向?qū)?稱為“剝離過(guò)程”)。隨后，利用中性溶液刷洗并且清洗被剝離了配向?qū)拥囊r底，然后通過(guò)旋轉(zhuǎn)脫水進(jìn)行干燥，從而再利用該襯底。
然而，這種傳統(tǒng)的濕法存在以下問(wèn)題。
首先，上述利用溶劑剝離聚酰亞胺有機(jī)配向?qū)拥姆椒ú荒芡耆コ湎驅(qū)?，從而不能為再利用的襯底提供合格的質(zhì)量。通常，在濕法中涂覆于再利用的襯底上的溶劑滲入到襯底和待被剝離的聚酰亞胺之間。然而在上述過(guò)程中，在溶劑最初滲入的位置和溶劑隨后浸入的位置處的剝離程度是不同的。由此，聚酰亞胺配向?qū)拥膭冸x變得不均勻。特別是，當(dāng)在涂覆了聚酰亞胺后的預(yù)固化步驟中對(duì)襯底進(jìn)行再處理時(shí)，聚酰亞胺相對(duì)容易剝離，但是在二次固化之后，由于配向?qū)颖焕喂痰卣吃谝r底上，因此很難再去除配向?qū)?。由此，在二次固化之后，將襯底再處理成其原來(lái)的樣子是不可能的。
其次，濕法在流水線設(shè)置(line installation)和每個(gè)過(guò)程的處理步驟上需要大量的成本，并且需要大的工作空間。另外，由于濕法使用大量的有機(jī)溶劑，因此還需要大量的資金以用于用來(lái)處理和回收利用廢水的設(shè)備，如果沒(méi)有這樣的設(shè)備將會(huì)造成環(huán)境污染。
再次，利用濕法中使用的有機(jī)溶劑，選擇性地僅去除聚酰亞胺配向?qū)油瑫r(shí)保留全部或者部分地存在于配向?qū)又碌闹鶢铋g隔物、突起或者樹脂BM是不可能的。因此，在通過(guò)濕法再處理襯底之后，需要在再利用的襯底上再次形成例如柱狀間隔物的負(fù)型光致抗蝕劑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明被提出以解決現(xiàn)有技術(shù)中的這些問(wèn)題，由此本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種通過(guò)使用干式等離子體方法而不是傳統(tǒng)的濕處理方法來(lái)選擇性地僅去除涂覆在負(fù)型光致抗蝕劑(其形成在例如LCD和TFT-LCD的玻璃襯底上)上的聚酰亞胺有機(jī)配向?qū)訌亩行У卦倮靡r底的方法。
根據(jù)本發(fā)明，即使在二次固化之后也可以輕易地去除聚酰亞胺配向?qū)印Ａ硗?，可以通過(guò)使用等離子體的干法而不是有機(jī)溶劑來(lái)有效地去除聚酰亞胺配向?qū)?。此外，本發(fā)明的方法能夠同時(shí)保留存在于聚酰亞胺配向?qū)酉路降呢?fù)型光致抗蝕劑，從而提高襯底的再利用效率。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種利用等離子體設(shè)備選擇性地去除涂覆在負(fù)型光致抗蝕劑(其涂覆于玻璃襯底上)上的聚酰亞胺有機(jī)配向?qū)硬⑶以倮盟霾Ａбr底的方法，所述等離子體設(shè)備具有反應(yīng)腔室，用來(lái)通過(guò)提供至電極的高頻功率來(lái)產(chǎn)生等離子體，所述方法包括以下步驟將涂覆有所述聚酰亞胺有機(jī)配向?qū)拥男纬捎兴鲐?fù)型光致抗蝕劑的玻璃襯底放入所述反應(yīng)腔室中，并且將所述反應(yīng)腔室的壓力保持在100～900毫托；保持所述壓力并且在所述反應(yīng)腔室中通入混合氣體O2/N2；以及為所述等離子體設(shè)備的所述電極提供1～20千瓦的功率以產(chǎn)生等離子體，從而選擇性地分解所述聚酰亞胺有機(jī)配向?qū)?。此時(shí)，混合氣體O2/N2的混合體積比優(yōu)選地在2∶1到1∶2的范圍內(nèi)。
附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明在以下結(jié)合附圖做出的詳細(xì)說(shuō)明中，將全面描述本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的這些和其它特征、方面及優(yōu)點(diǎn)。在附圖中

圖1示出了用來(lái)根據(jù)本發(fā)明去除聚酰亞胺配向?qū)硬⒃倮靡r底所使用的等離子體設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例。
本發(fā)明的最佳實(shí)施方式以下將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案。
圖1示出了采用根據(jù)本發(fā)明的利用等離子去除襯底的配向?qū)硬⒃倮靡r底的方法所使用的等離子體設(shè)備。本發(fā)明的等離子體設(shè)備并不僅限于此，應(yīng)該理解在能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的目的的范圍內(nèi)可以對(duì)該等離子設(shè)備進(jìn)行各種改變。
參照本實(shí)施方案中簡(jiǎn)要示出的等離子體反應(yīng)設(shè)備，在反應(yīng)腔室10中安裝有第一電極11(其為平行平板電極中的一個(gè))，并且在面對(duì)第一電極11的上部安裝有第二電極12。在第一電極11上放置有待處理的工件100。工件100是(例如)玻璃襯底101(其被判斷為是需要在TFT-LCD襯底制造過(guò)程中再處理的次品)。在該玻璃襯底101上形成的是負(fù)型光致抗蝕劑103，該負(fù)型光致抗蝕劑103的例子如用于在組裝過(guò)程中在相面對(duì)的襯底(未示出)之間保持間隔的多個(gè)柱狀間隔物、用于獲得光學(xué)視角的MVA模式中的突起、或者樹脂黑矩陣(或樹脂BM)。該負(fù)型光致抗蝕劑103可以通過(guò)使用通常所用的光致抗蝕劑的光刻來(lái)形成。
第一電極11與延伸到反應(yīng)腔室10外部的牽引電極(drawingelectrode)13相連，該牽引電極13還與電源15相連以接收用于產(chǎn)生等離子體的高頻功率。牽引電極13通過(guò)絕緣單元14與反應(yīng)腔室10絕緣。
另外，第二電極12被安裝在反應(yīng)腔室10中與第一電極11相對(duì)的一側(cè)，并且激發(fā)反應(yīng)腔室10中的反應(yīng)氣體，以待如下所述地產(chǎn)生等離子體。
反應(yīng)腔室10具有用于輸入用來(lái)產(chǎn)生等離子體的反應(yīng)氣體的入口16，以及用于在反應(yīng)后排出氣體的出口17。
現(xiàn)在將描述使用上述設(shè)備、根據(jù)本發(fā)明去除襯底上的配向?qū)拥倪^(guò)程。
首先，將工件100放入反應(yīng)腔室10中。此時(shí)反應(yīng)腔室10中的壓力被保持為約100毫托～900毫托。然后，反應(yīng)氣體通過(guò)入口16流入反應(yīng)腔室10中。此時(shí)，反應(yīng)氣體使用O2和N2的混合氣體。當(dāng)流入氣體時(shí)，反應(yīng)腔室內(nèi)的壓力被保持為原樣。
然后，1～20千瓦的高頻功率被從電源15提供至電極11以產(chǎn)生O2/N2等離子體。該高反應(yīng)性的氣體被如下地解離、激發(fā)以及電離。
化學(xué)方程式1
e
在這種反應(yīng)過(guò)程中，顯示出了第二和第三反應(yīng)是混合的。另外，O2+、O-、O3、N-、N2-、N3-立刻獲得電子以產(chǎn)生不穩(wěn)定的和高反應(yīng)性的自由基例如O*、O2*、O3*、N*、N2*。
所產(chǎn)生的自由基破壞了組成工件100的配向?qū)?02的聚酰亞胺的分子結(jié)合，并且將其分解為有機(jī)分子例如氮、氧和碳。分解了的聚酰亞胺有機(jī)分子與反應(yīng)腔室中存在的氧和氮相結(jié)合并且變?yōu)镃O、CO2、NO、NO2、H2O，其隨后通過(guò)出口17排出。此時(shí)，化學(xué)方程式如下。
化學(xué)方程式2
根據(jù)本發(fā)明，在整個(gè)襯底上均勻地發(fā)生這種反應(yīng)。
另一方面，自由基離子對(duì)于例如部分或者全部地存在于襯底的配向?qū)又碌闹鶢铋g隔物、用于獲得光學(xué)視角的MVA模式中的突起、或者樹脂黑矩陣(或樹脂BM)的負(fù)型光致抗蝕劑103呈現(xiàn)出受限的反應(yīng)。換句話說(shuō)，負(fù)型光致抗蝕劑103是包括了粘合劑(binder)、光交聯(lián)劑(opticalcrosslink agent)、光引發(fā)劑(optical initiator)、溶劑或者其它添加劑的復(fù)合物。與正型光致抗蝕劑不同的是，因?yàn)橛善毓馑鶎?dǎo)致的交聯(lián)反應(yīng)或者光二聚反應(yīng)(photodimerization reaction)使得粘合劑的分子量大大增加，因此該負(fù)型光致抗蝕劑103顯示出顯著提高的熱特性、化學(xué)抗蝕性和反應(yīng)穩(wěn)定性。因此，負(fù)型光致抗蝕劑103不容易被自由基所分解，并且其中混合的N2氣體通過(guò)自由基離子進(jìn)一步提高了負(fù)型光致抗蝕劑抵抗分解的抗蝕性，從而保留負(fù)型光致抗蝕劑。對(duì)于粘合劑(其為所形成的負(fù)型光致抗蝕劑的主要成分)，除了聚乙烯醇聚合物和聚異戊二烯聚合物之外，主要使用了(甲基)丙烯酸脂聚合物((meta-)acrylate polymer)。除了這些，可以使用在公布號(hào)為1998-22330的韓國(guó)未決專利公開中所披露的各種類型的聚合物，并且可以使用通過(guò)自由基提高了抵抗分解的抗蝕性(歸因于由曝光所導(dǎo)致的交聯(lián)反應(yīng))的、可以確保實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的各種負(fù)型光致抗蝕劑?？紤]到聚酰亞胺配向?qū)拥目煞纸庑砸约柏?fù)型光致抗蝕劑的抗分解性，O2/N2混合氣體的最合適的體積混合比例在2∶1～1∶2范圍內(nèi)。
如上所述，可以利用O2/N2等離子體刻蝕選擇性地均勻去除涂覆在玻璃襯底上的聚酰亞胺配向?qū)?02，同時(shí)保留部分或整體地存在于配向?qū)又碌呢?fù)型光致抗蝕劑。通過(guò)以下實(shí)驗(yàn)將可以更清楚地理解本發(fā)明的效果。
實(shí)驗(yàn)性示例將工件放入具有100公升體積、隨后被抽真空的等離子體反應(yīng)設(shè)備中，所述工件中，在尺寸為600×700×0.7mm3的玻璃襯底上相繼形成有濾色層和具有500厚度的聚酰亞胺配向?qū)?，所述濾色層由在旋轉(zhuǎn)涂覆方法中獲得顏色的、分布有色素的負(fù)型光致抗蝕劑(含有日本的Fuji Film Arch制造的苯甲基丙烯酸鹽(benzyl methacrylate)/甲基丙烯酸(methacrylicacid)作為粘合劑)組成。以1500sccm(標(biāo)準(zhǔn)立方厘米每分鐘；0℃，1atm)的流量將O2/N2混合氣體(1∶1)通入真空等離子體反應(yīng)設(shè)備中，同時(shí)為其提供2千瓦的功率以產(chǎn)生等離子體，然后將反應(yīng)進(jìn)行40秒。
反應(yīng)過(guò)后，將襯底取出反應(yīng)設(shè)備，然后檢查其表面。檢查的結(jié)果是，發(fā)現(xiàn)聚酰亞胺配向?qū)颖煌耆コ⑶乙r底的1024×756單元沒(méi)有缺陷。另外，在檢測(cè)了濾色層(其形成于襯底的配向?qū)又?的色彩敏感度之后，檢查出色彩敏感度小于2％(其充分保持了其原有的狀態(tài))。
工業(yè)應(yīng)用性根據(jù)本發(fā)明的用于去除襯底有機(jī)配向?qū)拥姆椒ň哂幸韵聝?yōu)點(diǎn)。
第一，由于是通過(guò)干法在等離子體反應(yīng)設(shè)備中去除聚酰亞胺有機(jī)配向?qū)?，因此本發(fā)明不需要大型設(shè)備，并且可以在較低的成本下完成配向?qū)拥娜コＡ硗?，與傳統(tǒng)的濕法相比，干法更易于操作和維護(hù)。
第二，傳統(tǒng)的濕法可能很難在二次固化后去除聚酰亞胺配向?qū)?，但是本發(fā)明所采用的干法即使在二次固化之后也可以完全去除聚酰亞胺層。這顯示出本發(fā)明能夠有效地再利用襯底，而由于去除配向?qū)拥睦щy，這樣的襯底通常是被棄用的。
第三，由于是通過(guò)等離子體干法去除聚酰亞胺配向?qū)?，因此本發(fā)明不需要使用傳統(tǒng)濕法中所需的大量的有機(jī)溶劑，并且從而能夠防止環(huán)境污染。
第四，由于根據(jù)本發(fā)明被分解的聚酰亞胺有機(jī)配向?qū)邮窃跉鈶B(tài)下被去除的，因此不需要利用中性溶液清洗再利用的襯底以及干燥濕襯底的額外處理步驟。
第五，傳統(tǒng)的濕法由于在襯底(其中配向?qū)颖煌ㄟ^(guò)有機(jī)溶劑剝離)的邊緣和中心處配向?qū)拥娜コ潭炔煌@示出不一致的再處理過(guò)程以及高次品率，而本發(fā)明在去除配向?qū)訒r(shí)沒(méi)有差異，并且由于是通過(guò)利用等離子體的化學(xué)反應(yīng)來(lái)同時(shí)去除配向?qū)?，因此能夠顯著降低次品率。
第六，傳統(tǒng)的濕法不但去除聚酰亞胺配向?qū)?，而且由于使用了大量具有?qiáng)溶解性的有機(jī)溶劑，因此還去除負(fù)型光致抗蝕劑物質(zhì)(例如部分或整體地存在于配向?qū)酉路降拈g隔物)，而本發(fā)明可以通過(guò)使用O2/N2混合氣體來(lái)限制與負(fù)型光致抗蝕劑的反應(yīng)性，從而選擇性地僅去除配向?qū)?。因此，本發(fā)明可以提高襯底的再利用效率并且減少后續(xù)的制造過(guò)程。
以上對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)描述。但是應(yīng)該理解，這些詳細(xì)說(shuō)明和特定實(shí)施例(同時(shí)顯示了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案)只是為了說(shuō)明的目的而給出，因?yàn)橥ㄟ^(guò)這些詳細(xì)描述，在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的各種變換和修改對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見的。
權(quán)利要求
1.一種利用等離子體設(shè)備選擇性地去除在涂覆于玻璃襯底上的負(fù)型光致抗蝕劑上涂覆的聚酰亞胺有機(jī)配向?qū)硬⑶以倮盟霾Ａбr底的方法，所述等離子體設(shè)備具有反應(yīng)腔室，用來(lái)通過(guò)提供至電極的高頻功率來(lái)產(chǎn)生等離子體，所述方法包括以下步驟將涂覆有所述聚酰亞胺有機(jī)配向?qū)拥男纬捎兴鲐?fù)型光致抗蝕劑的玻璃襯底放入所述反應(yīng)腔室中，并且將所述反應(yīng)腔室的壓力保持在100～900毫托；保持所述壓力并且在所述反應(yīng)腔室中通入混合氣體O2/N2；以及為所述等離子體設(shè)備的所述電極提供1～20千瓦的功率以產(chǎn)生等離子體，從而選擇性地分解所述聚酰亞胺有機(jī)配向?qū)印?br> 2.如權(quán)利要求1所述的用于選擇性地去除在涂覆于玻璃襯底上的負(fù)型光致抗蝕劑上涂覆的聚酰亞胺有機(jī)配向?qū)硬⑶以倮盟霾Ａбr底的方法，其中所述混合氣體O2/N2的混合體積比在2∶1到1∶2的范圍內(nèi)。
全文摘要
公開的是一種利用等離子體設(shè)備選擇性地去除涂覆在負(fù)型光致抗蝕劑(其涂覆于玻璃襯底上)上的聚酰亞胺有機(jī)配向?qū)硬⑶以倮盟霾Ａбr底的方法，所述等離子體設(shè)備具有反應(yīng)腔室，用來(lái)通過(guò)提供至電極的高頻功率來(lái)產(chǎn)生等離子體，所述方法包括以下步驟將涂覆有所述聚酰亞胺有機(jī)配向?qū)拥男纬捎兴鲐?fù)型光致抗蝕劑的玻璃襯底放入所述反應(yīng)腔室中，并且將所述反應(yīng)腔室的壓力保持在100～900毫托；保持所述壓力并且在所述反應(yīng)腔室中通入混合氣體O
文檔編號(hào)G02F1/13GK1742226SQ03825986
公開日2006年3月1日 申請(qǐng)日期2003年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月18日
發(fā)明者李承虎, 金明儫, 鄭鐘必 申請(qǐng)人:Icd股份有限公司