专利名称：利用等离子体选择性地去除涂覆于形成在衬底上的负型光致抗蚀剂上的聚酰亚胺配向层 ...的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种对用于LCD(液晶显示器)或者TFT(薄膜晶体管)-LCD的玻璃衬底进行再利用的方法，特别涉及一种通过利用等离子体选择性地去除涂覆于形成在玻璃衬底上的负型光致抗蚀剂之上的聚酰亚胺有机配向层(alignment layer)来再利用玻璃衬底的方法。
背景技术：
随着各种平面显示器件的发展，LCD和TFT-LCD得到了更多的发展和制造。这种LCD器件主要包括玻璃衬底以及在衬底相面对的内侧上形成的电极。在电极上形成有柱状间隔物(post spacer)、突起或者树脂黑矩阵(或树脂BM)，并且在其上又涂覆有聚酰亚胺有机配向层。随后，在衬底中注入液晶并且密封衬底以制造LCD器件。
在上述过程中，配向层涂覆步骤如下首先，在对涂覆有柱状间隔物的玻璃衬底进行清洗后，将聚酰亚胺印在玻璃衬底上并且继而对聚酰亚胺进行预固化。然后检查配向层的状态，并且如果配向层处于良好状态的话则二次固化配向层。然后研磨配向层以用于液晶的配向(alignment)。在上述步骤中，如果检查出经过预固化的衬底为次品，则衬底将经过衬底再处理过程并被再利用。即使在经过了二次固化之后，次品衬底也可经过再处理。
如上所述，在液晶显示器件制造过程中，在衬底上涂覆了聚酰亚胺有机配向层后，经常发现需要再处理的次品衬底。为了再利用该衬底，需要去除涂覆在柱状间隔物(其形成于玻璃衬底上)上的聚酰亚胺配向层。通常是通过湿法(wet method)来整体去除聚酰亚胺有机配向层。
换句话说，在传统的用于去除聚酰亚胺配向层的湿法中，将溶剂(例如四甲基氢氧化铵)涂覆于在待被再利用的衬底上所涂覆的聚酰亚胺配向层，以剥离该聚酰亚胺配向层(称为“剥离过程”)。随后，利用中性溶液刷洗并且清洗被剥离了配向层的衬底，然后通过旋转脱水进行干燥，从而再利用该衬底。
然而，这种传统的湿法存在以下问题。
首先，上述利用溶剂剥离聚酰亚胺有机配向层的方法不能完全去除配向层，从而不能为再利用的衬底提供合格的质量。通常，在湿法中涂覆于再利用的衬底上的溶剂渗入到衬底和待被剥离的聚酰亚胺之间。然而在上述过程中，在溶剂最初渗入的位置和溶剂随后浸入的位置处的剥离程度是不同的。由此，聚酰亚胺配向层的剥离变得不均匀。特别是，当在涂覆了聚酰亚胺后的预固化步骤中对衬底进行再处理时，聚酰亚胺相对容易剥离，但是在二次固化之后，由于配向层被牢固地粘在衬底上，因此很难再去除配向层。由此，在二次固化之后，将衬底再处理成其原来的样子是不可能的。
其次，湿法在流水线设置(line installation)和每个过程的处理步骤上需要大量的成本，并且需要大的工作空间。另外，由于湿法使用大量的有机溶剂，因此还需要大量的资金以用于用来处理和回收利用废水的设备，如果没有这样的设备将会造成环境污染。
再次，利用湿法中使用的有机溶剂，选择性地仅去除聚酰亚胺配向层同时保留全部或者部分地存在于配向层之下的柱状间隔物、突起或者树脂BM是不可能的。因此，在通过湿法再处理衬底之后，需要在再利用的衬底上再次形成例如柱状间隔物的负型光致抗蚀剂。
发明内容
本发明被提出以解决现有技术中的这些问题，由此本发明的一个目的是提供一种通过使用干式等离子体方法而不是传统的湿处理方法来选择性地仅去除涂覆在负型光致抗蚀剂(其形成在例如LCD和TFT-LCD的玻璃衬底上)上的聚酰亚胺有机配向层从而有效地再利用衬底的方法。
根据本发明，即使在二次固化之后也可以轻易地去除聚酰亚胺配向层。另外，可以通过使用等离子体的干法而不是有机溶剂来有效地去除聚酰亚胺配向层。此外，本发明的方法能够同时保留存在于聚酰亚胺配向层下方的负型光致抗蚀剂，从而提高衬底的再利用效率。
为了实现上述目的，本发明提供了一种利用等离子体设备选择性地去除涂覆在负型光致抗蚀剂(其涂覆于玻璃衬底上)上的聚酰亚胺有机配向层并且再利用所述玻璃衬底的方法，所述等离子体设备具有反应腔室，用来通过提供至电极的高频功率来产生等离子体，所述方法包括以下步骤将涂覆有所述聚酰亚胺有机配向层的形成有所述负型光致抗蚀剂的玻璃衬底放入所述反应腔室中，并且将所述反应腔室的压力保持在100～900毫托；保持所述压力并且在所述反应腔室中通入混合气体O2/N2；以及为所述等离子体设备的所述电极提供1～20千瓦的功率以产生等离子体，从而选择性地分解所述聚酰亚胺有机配向层。此时，混合气体O2/N2的混合体积比优选地在2∶1到1∶2的范围内。
附图的简要说明在以下结合附图做出的详细说明中，将全面描述本发明优选实施例的这些和其它特征、方面及优点。在附图中
图1示出了用来根据本发明去除聚酰亚胺配向层并再利用衬底所使用的等离子体设备的一个实施例。
本发明的最佳实施方式以下将参照附图详细描述本发明的优选实施方案。
图1示出了采用根据本发明的利用等离子去除衬底的配向层并再利用衬底的方法所使用的等离子体设备。本发明的等离子体设备并不仅限于此，应该理解在能够实现本发明的目的的范围内可以对该等离子设备进行各种改变。
参照本实施方案中简要示出的等离子体反应设备，在反应腔室10中安装有第一电极11(其为平行平板电极中的一个)，并且在面对第一电极11的上部安装有第二电极12。在第一电极11上放置有待处理的工件100。工件100是(例如)玻璃衬底101(其被判断为是需要在TFT-LCD衬底制造过程中再处理的次品)。在该玻璃衬底101上形成的是负型光致抗蚀剂103，该负型光致抗蚀剂103的例子如用于在组装过程中在相面对的衬底(未示出)之间保持间隔的多个柱状间隔物、用于获得光学视角的MVA模式中的突起、或者树脂黑矩阵(或树脂BM)。该负型光致抗蚀剂103可以通过使用通常所用的光致抗蚀剂的光刻来形成。
第一电极11与延伸到反应腔室10外部的牵引电极(drawingelectrode)13相连，该牵引电极13还与电源15相连以接收用于产生等离子体的高频功率。牵引电极13通过绝缘单元14与反应腔室10绝缘。
另外，第二电极12被安装在反应腔室10中与第一电极11相对的一侧，并且激发反应腔室10中的反应气体，以待如下所述地产生等离子体。
反应腔室10具有用于输入用来产生等离子体的反应气体的入口16，以及用于在反应后排出气体的出口17。
现在将描述使用上述设备、根据本发明去除衬底上的配向层的过程。
首先，将工件100放入反应腔室10中。此时反应腔室10中的压力被保持为约100毫托～900毫托。然后，反应气体通过入口16流入反应腔室10中。此时，反应气体使用O2和N2的混合气体。当流入气体时，反应腔室内的压力被保持为原样。
然后，1～20千瓦的高频功率被从电源15提供至电极11以产生O2/N2等离子体。该高反应性的气体被如下地解离、激发以及电离。
化学方程式1
e
在这种反应过程中，显示出了第二和第三反应是混合的。另外，O2+、O-、O3、N-、N2-、N3-立刻获得电子以产生不稳定的和高反应性的自由基例如O*、O2*、O3*、N*、N2*。
所产生的自由基破坏了组成工件100的配向层102的聚酰亚胺的分子结合，并且将其分解为有机分子例如氮、氧和碳。分解了的聚酰亚胺有机分子与反应腔室中存在的氧和氮相结合并且变为CO、CO2、NO、NO2、H2O，其随后通过出口17排出。此时，化学方程式如下。
化学方程式2
根据本发明，在整个衬底上均匀地发生这种反应。
另一方面，自由基离子对于例如部分或者全部地存在于衬底的配向层之下的柱状间隔物、用于获得光学视角的MVA模式中的突起、或者树脂黑矩阵(或树脂BM)的负型光致抗蚀剂103呈现出受限的反应。换句话说，负型光致抗蚀剂103是包括了粘合剂(binder)、光交联剂(opticalcrosslink agent)、光引发剂(optical initiator)、溶剂或者其它添加剂的复合物。与正型光致抗蚀剂不同的是，因为由曝光所导致的交联反应或者光二聚反应(photodimerization reaction)使得粘合剂的分子量大大增加，因此该负型光致抗蚀剂103显示出显著提高的热特性、化学抗蚀性和反应稳定性。因此，负型光致抗蚀剂103不容易被自由基所分解，并且其中混合的N2气体通过自由基离子进一步提高了负型光致抗蚀剂抵抗分解的抗蚀性，从而保留负型光致抗蚀剂。对于粘合剂(其为所形成的负型光致抗蚀剂的主要成分)，除了聚乙烯醇聚合物和聚异戊二烯聚合物之外，主要使用了(甲基)丙烯酸脂聚合物((meta-)acrylate polymer)。除了这些，可以使用在公布号为1998-22330的韩国未决专利公开中所披露的各种类型的聚合物，并且可以使用通过自由基提高了抵抗分解的抗蚀性(归因于由曝光所导致的交联反应)的、可以确保实现本发明目的各种负型光致抗蚀剂。考虑到聚酰亚胺配向层的可分解性以及负型光致抗蚀剂的抗分解性，O2/N2混合气体的最合适的体积混合比例在2∶1～1∶2范围内。
如上所述，可以利用O2/N2等离子体刻蚀选择性地均匀去除涂覆在玻璃衬底上的聚酰亚胺配向层102，同时保留部分或整体地存在于配向层之下的负型光致抗蚀剂。通过以下实验将可以更清楚地理解本发明的效果。
实验性示例将工件放入具有100公升体积、随后被抽真空的等离子体反应设备中，所述工件中，在尺寸为600×700×0.7mm3的玻璃衬底上相继形成有滤色层和具有500厚度的聚酰亚胺配向层，所述滤色层由在旋转涂覆方法中获得颜色的、分布有色素的负型光致抗蚀剂(含有日本的Fuji Film Arch制造的苯甲基丙烯酸盐(benzyl methacrylate)/甲基丙烯酸(methacrylicacid)作为粘合剂)组成。以1500sccm(标准立方厘米每分钟；0℃，1atm)的流量将O2/N2混合气体(1∶1)通入真空等离子体反应设备中，同时为其提供2千瓦的功率以产生等离子体，然后将反应进行40秒。
反应过后，将衬底取出反应设备，然后检查其表面。检查的结果是，发现聚酰亚胺配向层被完全去除，并且衬底的1024×756单元没有缺陷。另外，在检测了滤色层(其形成于衬底的配向层之下)的色彩敏感度之后，检查出色彩敏感度小于2％(其充分保持了其原有的状态)。
工业应用性根据本发明的用于去除衬底有机配向层的方法具有以下优点。
第一，由于是通过干法在等离子体反应设备中去除聚酰亚胺有机配向层，因此本发明不需要大型设备，并且可以在较低的成本下完成配向层的去除。另外，与传统的湿法相比，干法更易于操作和维护。
第二，传统的湿法可能很难在二次固化后去除聚酰亚胺配向层，但是本发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亚胺层。这显示出本发明能够有效地再利用衬底，而由于去除配向层的困难，这样的衬底通常是被弃用的。
第三，由于是通过等离子体干法去除聚酰亚胺配向层，因此本发明不需要使用传统湿法中所需的大量的有机溶剂，并且从而能够防止环境污染。
第四，由于根据本发明被分解的聚酰亚胺有机配向层是在气态下被去除的，因此不需要利用中性溶液清洗再利用的衬底以及干燥湿衬底的额外处理步骤。
第五，传统的湿法由于在衬底(其中配向层被通过有机溶剂剥离)的边缘和中心处配向层的去除程度不同而显示出不一致的再处理过程以及高次品率，而本发明在去除配向层时没有差异，并且由于是通过利用等离子体的化学反应来同时去除配向层，因此能够显著降低次品率。
第六，传统的湿法不但去除聚酰亚胺配向层，而且由于使用了大量具有强溶解性的有机溶剂，因此还去除负型光致抗蚀剂物质(例如部分或整体地存在于配向层下方的间隔物)，而本发明可以通过使用O2/N2混合气体来限制与负型光致抗蚀剂的反应性，从而选择性地仅去除配向层。因此，本发明可以提高衬底的再利用效率并且减少后续的制造过程。
以上对本发明进行了详细描述。但是应该理解，这些详细说明和特定实施例(同时显示了本发明的优选实施方案)只是为了说明的目的而给出，因为通过这些详细描述，在本发明的精神和范围内的各种变换和修改对本领域技术人员来说是显而易见的。
权利要求
1.一种利用等离子体设备选择性地去除在涂覆于玻璃衬底上的负型光致抗蚀剂上涂覆的聚酰亚胺有机配向层并且再利用所述玻璃衬底的方法，所述等离子体设备具有反应腔室，用来通过提供至电极的高频功率来产生等离子体，所述方法包括以下步骤将涂覆有所述聚酰亚胺有机配向层的形成有所述负型光致抗蚀剂的玻璃衬底放入所述反应腔室中，并且将所述反应腔室的压力保持在100～900毫托；保持所述压力并且在所述反应腔室中通入混合气体O2/N2；以及为所述等离子体设备的所述电极提供1～20千瓦的功率以产生等离子体，从而选择性地分解所述聚酰亚胺有机配向层。
2.如权利要求1所述的用于选择性地去除在涂覆于玻璃衬底上的负型光致抗蚀剂上涂覆的聚酰亚胺有机配向层并且再利用所述玻璃衬底的方法，其中所述混合气体O2/N2的混合体积比在2∶1到1∶2的范围内。
全文摘要
公开的是一种利用等离子体设备选择性地去除涂覆在负型光致抗蚀剂(其涂覆于玻璃衬底上)上的聚酰亚胺有机配向层并且再利用所述玻璃衬底的方法，所述等离子体设备具有反应腔室，用来通过提供至电极的高频功率来产生等离子体，所述方法包括以下步骤将涂覆有所述聚酰亚胺有机配向层的形成有所述负型光致抗蚀剂的玻璃衬底放入所述反应腔室中，并且将所述反应腔室的压力保持在100～900毫托；保持所述压力并且在所述反应腔室中通入混合气体O
文档编号G02F1/13GK1742226SQ03825986
公开日2006年3月1日 申请日期2003年6月10日 优先权日2003年2月18日
发明者李承虎, 金明儫, 郑钟必 申请人:Icd股份有限公司