TFT 및 CF 공정 개요 및 정보

다만, 반도체 공정은 Wafer를 기판으로 사용하여 이루어지는 반면에 TFT 공정은 유리 기판을 사용하게 되며, 공정 중에 사용하는 온도가 반도체 공정보다 낮다는 점이다. TFT array 패널은 이와 같은 단위 공정기술을 사용하여 여러 종류의 박막을 증착하고 가공하는 과정이 여러 차례 반복되어 이루어진다. TFT 공정 중에 이용되는 세정 기술을 분류하여 특징을 간단하게 비교하였다. TFT 제조 시에 수율은 청정도에 직결하기 때문에 세정 공정은 기판의 오염을 제거하기 위한 중요한 공정이다. 오염물질은 유기성 오염, 이온성 오염 및 공정 중에 잔여 입자성 오염 등으로 나누어진다. 세정 공정은 batch 방식과 in-line 방식으로 분류된다. 식각 공정에서는 dry etching과 화학 용액을 사용하는 wet etching으로 분류되며, 식각 공정 이후에는 PR Strip 공정과 세정 공정이 이어진다. TFT 제조공정의 마무리 과정으로 검사 공정은 단위 공정의 완성도를 확인하기 위한 필수 과정이라 할 수있으며, 이러한 과정을 거치면서 불량 파악이나 결함에 대한 수리와 같은 재작업을 조정하게 된다. TFT 공정에서 사용되는 주요 검사기술을 나타내며, 공정 주기를 마무리함에 있어 박막 형성 후에 박막의 두께와 특성 검사를 비롯하여 식각에 대한 pattern 검사, TFT와 신호배선의 전기적인 특성평가 등을 포함한다. 특히, 금속배선의 접속은 각 신호배선의 test pad에 multi-probe system을 연결하여 I-V 특성을 측정함으로써 불량 여부를 판단하기도 하지만, AOI(AUTOMATIC OPTICAL INSPECTION)과 같은 광학 카메라를 이용하여 기본 PATTERN을 인식한 후에 반복되는 PATTERN을 비교하여 신호배선의 불량을 확인할 수 있으며, AOI로는 TFT나 pixel 전극 등에 형성되는 결함을 자동적으로 검사하기도 한다. pattern의 크기에 대한 검사방법으로는 CD(critical dimension) 측정기나 광학 현미경으로 정확한 크기나 pattern 형성여부 등을 측정하는 ADI(after development inspection)와 식각 후에 만들어진 pattern을 검사하는 ACL(after cleaning inspection) 등으로 구분하기도 한다. TFT의 신호배선에서 사용하는 금속 박막은 가능하다면 비저항 값이 작은 것을 사용하는 것이 좋다. 배선재료로 사용하는 금속의 전기화확적인 특성을 나타내고 있는데 Cu는 가장 낮은 비저항을 나타내지만 실제로 배선재료로써 사용하는 금속은 Al이며, 이는 박막형성과 식각이 용이하기 때문이다. Al의 경우에 gate 전극으로 사용하며, 신호배선 형성 후에 300도 이상의 CVD 공정에 의해 Al hillock 현상이 일어나고 이로 인하여 gate 절연막이 파괴되어 data 신호배선이나 TFT 전극에서 불량이 발생하며, 혹은 ITO 식각공정에서 Al 침식으로 gate 신호배선의 단선이 야기될 수 있다. 이를 개선하기 위한 방책으는 Al 배선을 형성한 이후에 상온에서 전기화학 반응을 이용한 Al 양극 산화법으로 산화 처리하여 표면을 더욱 치밀하게 Al2O3 절연 보호막으로 덮어 Al gate 신호배선을 보호하게 된다. CF 공정은 TFT-LCD의 색 구현은 LCD 패널 후면에 위치한 back light의 백색광이 액정 cell을 통과하면서 투과율을 조절에 의해 패널 전면부에 놓인 CF 층의 RGB를 투과하여 나온 3원색의 빛이 가법혼색에 의해 표현되는 것이다. CF 공정의 과정을 나타내고 있으며, CF 기판에서 색상을 나타내는 RGB를 Pattern과 각 sub pixel의 광을 차단하기 위해 배치되는 black matrix(BM) 및 액정 CELL 전압을 인가하기 위한 공통 PIXEL 전극인 ITO 박막이 각 Cell 위에 배치하게 된다. BM 재료로는 Cr 금속 박막이나 탄소 계통의 유기 재료가 주로 사용되며, Cr/CrOx 같은 이중막 구조의 BM은 LCD 화면의 낮은 반사를 목적으로 많이 사용한다. 대체로 안료 입자는 빛을 산란시켜 불투명하지만, 입자의 크기가 빛의 파장보다 작으면 빛을 투과시켜 투명해지며 입자의 크기가 작을수록 투명도가 높고 우수한 분산 특성을 나타낸다. 저 반사 특성을 가진 CF 기판의 제조공정은 이미 기술한 Cr/CrOx를 이용한 BM에 의한 형성 이외에 안료 분산법에 의한 CF 형성성과 공통 전극의 형성으로 이룰 수 있다. BM의 증착을 위해서는 TFT 공정과 유사하게 유리기판을 세정한 후에 BM 소재인 Cr/CrOx를 반응성 sputter 법으로 형성한다. BM pattern의 형성은 화면의 개구율에 직접적으로 영향을 주기 때문에 구조적 margin, 반사광에 의한 광누설전류의 방지, TFT 기판에서의 형성부 및 data 배선부를 제외하고 나머지는 열어둔다. BM을 형성하고 난 뒤에 color를 구현하기 위한 RGB pattern은 사진 공정기술과 유사하며 PR 대신에 color resist를 이용하여 만든다는 것이다. 일반적으로 RGB pattern은 동일한 mask를 이동시키면서 사용하게 되고, color resist는 negative PR의 특성을 갖기 때문에 노광 되지 않은 부분만이 제거된다. 그리고 공통 전극은 투과성과 도전성이 우수하고 화학적 및 열적으로 안정된 투명 전도막 ITO를 sputter 법으로 증착한다.