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特集2:支持电子设备制造的功能性药品

作为现代生活必需品的电脑、电视、手机等,意外地不为人知,但这些电子设备搭载的半导体和显示器等制造工序中使用了很多化学药品。关东化学通过提供高品质、高性能的电子工业用药品为社会做出贡献。

电子设备制造中的关东化学药品

电子设备制造中的关东化学药品

在半导体或液晶显示器等电子器件制造工序中,在硅晶片或玻璃基板的清洗、连接晶体管间的金属布线的蚀刻等用途中使用药品根据过程的目的,各种各样的药品被分开使用。在数十纳米级的极微小的垃圾(粒子)和金属杂质(金属)成为产品缺陷的原因的半导体和显示器的制造现场,被使用的药品必须是高质量(高纯度·高清洁度)。

本公司作为电子工业用,持续供给金属·粒子到极限降低了的酸,碱,溶剂类的超高纯度药品约50年。另外,根据过程的目的,往往需要单一药品无法获得的性能。因此,本公司将几种药品混合,通过调整其成分和组成,使其具有必要性能的药品作为“功能性药品”进行开发和销售。功能性药品不仅要求高质量,而且要求高性能。本公司活用多年经验得到的药品相关技术,根据顾客的要求开发了很多功能性药品。

支撑高精细液晶电视普及的蚀刻液

这次在众多功能性药品中,介绍“Ti(钛)/Al(铝)/Ti层叠膜统一蚀刻液”。
这个产品,特别在液晶电视和手机等装载的液晶显示器的制造工序中被使用。在液晶显示器上,被称为构成与显示相关的像素的薄膜晶体管(TFT;Thin Film Transistor)“的电极结构配置在一面。TFT的电极材料,由于被使用的金属的种类和构造形态的最优化高精细显示和高速响应成为可能,在显示器制造厂的研究·开发盛行着。

其中开始采用的是Ti/Al/Ti层叠膜。在TFT电极的形成工序中,在玻璃基板上一面成膜作为电极材料的金属(Ti/Al/Ti),使用与照片的显影同样的方法转印金属膜上所要求的构造的图案设计后,为了除去不需要的部分而进行蚀刻。

TFT电极的形成工序(金属成膜~蚀刻)
TFT电极的形成工序(金属成膜~蚀刻) TFT电极的形成工序(金属成膜~蚀刻)

蚀刻技术主要分为使用反应性气体(气体)的干蚀刻和使用药液的湿蚀刻两种。干蚀刻有加工精度高的优点,但另一方面也有使用气体的危险性高、环境负荷大、使用装置昂贵等缺点。另一方面,湿蚀刻与干蚀刻相比,加工精度稍差,但在安全性和成本方面超过了它。

一般来说,Al是用磷酸和硝酸混合的液体进行蚀刻,而Ti是耐药品性高、湿蚀刻困难的材料。以往,蚀刻Ti/Al/Ti时采用干蚀刻一次性除去3层的方式,或者采用干蚀刻Ti、湿蚀刻Al的多阶段方式。

蚀刻后截面形成
蚀刻后截面形成

无论哪种情况都必须引进干蚀刻设备,制造成本变高,这让显示器制造商很烦恼。但是,由于Ti也会溶解在一部分药品中,因此本公司着手开发能够同时溶解Ti和Al的Ti/Al/Ti层叠膜一次性蚀刻液。

为了尽快满足市场需求,经过反复研究,成功实现了Ti/Al/Ti叠层膜的一次刻蚀,并满足加工精度良好等条件的刻蚀液的产品化。这个Ti/Al/Ti层叠膜一揽子蚀刻液,被很多的显示器制造厂采用,能有助于成品率的提高和成本降低,为液晶显示器产品在市场广泛普及做出了贡献。

另外,由于从干蚀刻转换为湿蚀刻,在制造现场的安全性提高,环境负荷气体的使用量也得到了削减等优点。像这样,在药品的开发中,满足顾客要求的性能是最重要的,但本公司不仅在性能方面,安全性和环境的考虑也作为重要的要点致力于产品开发。

今后的发展

在电子设备业界,随着DRAM和闪存的微细化、FPD的大型化、高精细化、高功能化,采用了新材料等技术革新正在进行。同时对药品要求更高质量、更高性能。到现在为止本公司,随着设备的技术革新挑战超高纯度药品的高品质化,回应了时代的需求。另外,由于每个材料与药品的相容性不同,所以在选择适合新材料的药品的同时,致力于开发更高性能的功能性药品。今后也将致力于研究和开发最先进的技术,通过支持电子设备发展的电子工业用药品的供给为社会做出贡献。

相关人员的声音

Ukai DisplayDevice Institute代表鹈饲育弘

Ukai Display Device Institute代表
鹈饲育弘氏

我从a-Si TFT-LCD的黎明期开始从事TFT-LCD的R&D和事业化,之后从事低温多晶硅(Low Temperature poly Si:LTPS)TFT-LCD的量产启动和开发。TFT-LCD通过大型化、高精细化、高品位化等不懈怠的开发和商品化构筑了一大产业。TFT-LCD的大型化、高精细化不可缺少的技术是低电阻布线材料的实用化。最初使用的是高熔点材料,但最近Al作为低电阻布线材料成为a-Si TFT及LTPS-TFT的主流。因为Al单体与基板玻璃和构成膜的相性不好,所以多使用Ti/Al/Ti的层叠膜。最初,层叠膜的蚀刻适用于湿和干的混合蚀刻工艺。但是,工序复杂,不适合基板尺寸的大型化。
关东化学提供的Ti/Al/Ti层叠膜的一次性湿蚀刻液,可以解决这些课题,同时可以实现成本削减和环境友好的工艺。其结果,为生产设备及附带设备的投资削减、运行成本削减及成品率提高做出了贡献。
最近,氧化物半导体作为后Si-TFT受到关注。其中,Al电极的顶部栅极结构的自匹配型IGZO-TFT被发表了。因此,在下一代TFT的工艺中,这种蚀刻液也很重要。因此,制造商和用户的合作比以往更重要,所以期待今后在这个领域的贡献。
[2011年10月]

相关人员的声音

电子材料事业本部技术部开发课
大南树生

功能性药品的开发,为了回应顾客的声音,不仅仅是所属部门,在各种各样的部门,有关人员的协助下,每天都在努力。在时代最尖端的半导体业界,作为药品制造商的本公司,一边关注半导体的微细化等周边动向,一边提供适用于最尖端技术的高性能药品。同时,不仅仅追求性能方面,作为社会贡献的一环,强烈意识到考虑到环境和生态系统的药品开发。
从2023年4月开始,劳动安全卫生法开始对新的化学物质进行限制,很多通用的化学物质成为了对象。本公司对过去开发的功能性药品的限制也在进行中,致力于代替对象物质的组成改良和使用环境负荷小的成分的产品设计。今后也将致力于能够满足客户要求的高性能、低环境负荷的功能性药品开发,以半导体业界为边缘下的力量支撑。