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特集2:支撑电子机器制造的功能性药品

作为现代生活必需品的电脑、电视、手机等,意外地不为人知,这些电子设备所搭载的半导体、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、高性能的电子工业药品为社会做出了贡献。

在电子设备制造中的关东化学药品

在电子设备制造中的关东化学药品

在半导体、液晶显示器等电子设备的制造工序中,药品被用于硅晶片、玻璃基板的清洗、连接晶体管之间的金属布线的蚀刻等用途,根据工艺的目的,可以区分使用各种各样的药品。开始。在数十nm级微小的垃圾(粒子)和金属杂质(金属)成为产品缺陷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、高清净度)。

本公司作为电子工业用,持续供应约50年的将金属粒子降低到极限的酸、碱、溶剂类的超高纯度药品。另外,根据过程的目的,很多情况下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,将具有必要性能的药品作为“功能性药品”进行开发和销售。机能性药品不仅要求高质量,而且要求高性能。本公司活用了多年的经验中获得的药品相关的经验技术,开发了符合客户要求的多种功能性药品。

支撑高精细液晶电视普及的蚀刻液

这次介绍的是在众多功能性药品中,“Ti(钛)/Al(铝)/Ti层叠膜统一蚀刻液”。
这个产品,特别是在液晶电视和手机上安装的液晶显示器的制造工序中被使用。在液晶显示器上,与显示有关的构成像素的薄膜晶体管(TFT;Thin Film Transistor)”的电极构造被配置在一面上。TFT的电极材料,因为根据被使用的金属的种类和构造形态的优化,可以实现高精细显示和高速应答,所以在显示器制造商的研究和开发很盛行。

其中开始采用的是Ti/Al/Ti层叠膜。在TFT电极的形成工序中,在玻璃基板上形成一层作为电极材料的金属(Ti/Al/Ti),使用与照片的显影同样的手法转印成为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)的干法蚀刻和使用药液的湿法蚀刻两种。干法蚀刻有加工精度高的优点,但另一方面,使用的气体危险性高,环境负荷大,使用的装置价格高等缺点。另一方面,湿法蚀刻与干法蚀刻相比,加工精度稍差,但在安全性和成本方面却超过了它。

一般来说,Al是用混合了磷酸和硝酸的液体进行蚀刻的,Ti具有很高的耐药性,是很难进行湿法蚀刻的材料。以前,在蚀刻Ti/Al/Ti的情况下,采用了用干法蚀刻一次去除3层的方式,或者干蚀刻Ti,湿法蚀刻Al的多阶段的方式。

蚀刻后的断面形成
蚀刻后的断面形成

无论哪种情况都必须引进干法蚀刻设备,制造成本变高,这让显示器制造商很苦恼。但是,由于Ti也被部分药品溶解,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。

经过反复研究,为了尽快满足市场需求,我们成功地将Ti/Al/Ti层叠膜统一蚀刻,并达到了加工精度良好等条件的蚀刻液的产品化。这种Ti/Al/Ti层叠膜批量蚀刻液被许多显示器制造商采用,有助于提高成品率和降低成本,有助于液晶显示器产品在市场上广泛普及。

另外,通过从干法蚀刻转换成湿法蚀刻,提高了制造现场的安全性,还能减少环境负荷气体的使用量等优点。像这样在药品的开发中,满足客户要求的性能是最重要的,但是本公司不仅在性能方面,在安全性和环境方面也作为重要的一点来致力于产品开发。

今后的发展

在电子设备行业,随着DRAM和闪存的精细化、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中。同时,对于药品,要求更高质量、更高性能。至今为止,本公司在设备技术革新的同时,也挑战了超高纯度药品的高质量化,来满足时代的需要。另外,由于各个材料和药品的相性不同,所以在选定适合新材料的药品的同时,也致力于开发更高性能的功能性药品。今后也将致力于研究开发,以最尖端的技术最快的速度应对,通过提供支撑电子设备发展的电子工业药品来为社会做出贡献。

有关人员的声音

Ukai Display Device Instite代表鹈饲育弘先生

Ukai Display Device Instite代表
鹈饲育弘氏。

我从a-Si TFT-LD的黎明期开始从事TFT-LCD的R&D业务化,之后从事低温多晶硅(Low Temperature polySi:LPS)TFT-LD的量产启动和开发。TFT LCD在大型化、高精细化、高品位化等不松懈的开发和商品化方面构筑了一大产业。TFT LCD的大型化、高精细化不可或缺的技术是低电阻布线材料的实用化。当初使用的是高熔点材料,但是最近作为低电阻布线材料,Al成为a-Si TFT和LTCS-TFT的主流。由于Al单体与基板玻璃和构成膜的相容性不好,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。
从关东化学提供的Ti/Al/Ti层叠膜的一次湿法蚀刻液,可以解决这些问题,并且可以实现成本削减和环保的程序。其结果为减少生产设备及附带设备的投资、降低运行成本及提高成品率做出了贡献。
最近,氧化物半导体作为后Si-TTFT备受瞩目。其中发布了基于Al电极的顶级栅极结构的自我整合型IGZO-TTFT。因此,在下一代TFT的过程中,这种蚀刻液也被认为是很重要的。因此,制造商和用户的合作将比以往更加重要,今后也期待着在这个领域的贡献。
2011年10月

有关人员的声音

电子材料事业本部技术部笹垣美纪

电子材料事业本部技术部
笹垣美纪

很多研究员和技术人员参与功能性药品的开发,各自处理着个别的案件。其中共通的是“开发高性能的药液”自不必说,“避免含有对环境造成负荷的药品和担心安全性的药品”。特别是在选择含有成分的阶段,抑制可能对环境和生态系统有害的物质排出的化学物质管理促进法(PRTR法)所适用的药品大多会从候补中排除。
另外,最近关于化学物质有害性的调查研究正在进行,也有人开始担心新的生殖毒性等安全性。本公司在过去开发的功能性药品中也包含了那样的成分,现在正在致力于向安全性高的成分转换的讨论。今后也将重点放在高性能、环保、安全性等各个方面,致力于新的功能性药品的开发。