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올바른 TFT 양산 방법 선택 및 사용하기
FPD 업계는 반도체 기술로부터 발전했기에 FPD 양산 방법은 반도체 양산에 사용된 방법을 따르는 경향이 있습니다. 다시 말해, FPD 양산은 종종 "배치” 또는 “클러스터” 유형의 코팅장치를 이용하고 정적 증착을 활용합니다. 그러나 FPD 기판 크기가 커짐에 따라,건축용 유리 코팅 과 같은 기타 인접 시장의 기법을 채택하여 공정을 향상시킬 수 있음을 쉽게 가정할 수 있습니다. 건축용 유리 업계는 넓은 영역 코팅 기술이 고도로 발달했기에 이 점에서 특히나 매력적일 수 있습니다.
물론 타 업계의 기법을 인용하는 것의 장점은 있을 지라도 TFT(박막 트랜지스터) 와 같은 FPD 장비만의 독특한 요구사항이 있다는 사실은 정말 중요합니다. FPD가 다수의 건축용 유리 코팅 방법을 활용할 수 있음은 사실이지만 건축용 유리 코팅에 성공적으로 사용되는 일부 기법은 TFT 양산에 전혀 적합하지 않습니다. 이를 염두해 두고 양산 방법을 선택하여 적용하는 경우에, 비로소 확실한 퍼포먼스를 기대 할 수 있습니다.
다음 절은 TFT 양산에 대한 정적 증착 방법의 중요성에 대해 설명합니다. 또한 이 방법을 대형 건축용 유리 기판을 코딩하는데 성공적으로 사용되는 동적 증착 공정과 비교합니다. 이 정보에 대한 이해를 기반으로, FPD 양산 시스템을 더욱 최적화할 수 있을 것입니다.
정적 증착: 입자 생성 감소
FPD TFT 업계는 왜 정적 증착 공정을 활용할까요? 이는 디스플레이의 높은 재료 함유량, TFT와 관련된 고도의 기술, 고수율의 중요성 때문입니다.
TFT 양산과 비교해, 유리 코팅은 종종 피막 결함을 초래하는 입자에 대한 내성이 비교적 높은 편입니다. 이 높은 내성 때문에, 건축용 유리는 증착 동안 음극 앞에서 기판이 끊임없이 움직이는 “동적” 공정을 채택했습니다. 동적 증착 동안, 음극 앞에서 기판을 움직이는 대형 운반 장치는 진동, 가이드와의 접촉으로 인해 상당 수의 입자를 생성합니다.
그러나 반도체와 같이 TFT는 공정 수율과 처리량을 황폐화시킬 수 있는 입자 오염에 매우 취약합니다. 따라서 동적 증착이 상당 수의 입자를 생성함에 따라 이는 사용 가능한 TFT 양산 방법에서 제외됩니다. 대신 TFT 양산은 기판이 음극 앞에서 “정지” 상태로 있는 정적 증착 방법을 사용해야 합니다. 증착 동안 기판의 움직임이 없기에 이는 본질적으로 보다 잘 제어된 환경을 제공합니다. 따라서 적은 수의 입자가 생성되고 박막 결함의 주요 원인을 제거함으로써 수율에 직접적인 영향을 미칩니다.
정적 전략: 양산 작업 최적화하기
정적 시스템이 TFT 양산의 규범으로 간주된다 하더라도, 동적 시스템에 내재된 일부 이점을 참조하는 것은 고급 기술 장비와 기타 전략을 이용하여 정적 시스템을 최적화하는 기회를 얻는 데 도움이 됩니다.
박막 품질
동적 시스템에서 각 음극은 스퍼터된 재료의 다른 레이어를 생성합니다. 한 레이어에서 핀 홀과 같은 결함이 나타나는 경우, 다음 층이 이를 막아 “수리”할 수 있습니다. 그러나 정적 시스템에는 오직 하나의 레이어만 존재하기에 기판 코팅의 핀 홀은 돌이킬 수 없는 손상을 야기합니다. 핀 홀은 아크에 의해 발생할 수 있기에 강력한 아크 관리 전략이 동적 시스템에서 보다 정적 시스템에서 더욱 필요합니다.
아크 손상 방지하기
여러분의 아크 관리 전략에는 매우 빠른 응답 속도를 갖고 확실한 전원 공급장치, 전원 공급장치와 음극을 연결하는 짧은 케이블 길이, 고품질 케이블 등을 포함해야 합니다.
전원 공급 장치 – 매우 효과적인 아크 관리 기술을 겸비한 전원 공급장치 를 선택합니다. 고품질 전원 관리장치는 아크를 신속하게 탐지합니다. 아크 탐지와 이에 대한 대응 시간은 거의 동시입니다. 전원 공급장치는 아크로부터 에너지를 즉시 제거한 후 아크가 완전히 소멸되기에 전원 공급장치를 충분한 시간 동안 꺼놓어야 합니다. 그 후 방해를 최소화하며 증착을 계속 진행하기 위해 전원을 다시 켜야 합니다. 또한 전원 공급장치의 아크 관리 기능을 달리 적용할 수 있는 경우, 공정을 더욱 강화할 수 있을 것입니다.
AE의 전원 공급장치 에서 제공하는 아크 관리 기술은 현실 세계의 양산 환경 데이터를 토대로 설계, 개발되었습니다. 아크에 상당량의 해로운 에너지를 제공할 수 있는 경쟁사들의 전원 공급장치와는 달리, AE 제품은 정확하고 빠르게 아크를 탐지하여 소멸시킵니다.
전원 공급장치 역량—최고 아크 관리를 제공하는 최상의 전원 공급장치에서 조차 아크가 소멸되기 전에 일부 에너지가 통과합니다. 아크에 제공되는 에너지 양은 케이블 내에 저장된 에너지와 전원 공급장치의 역량에 따라 다릅니다. (아래 케이블 품질 및 길이 참조) 전달된 아크 에너지는 공정 전원에 비례합니다. 업계가 높은 전원 레벨로 이전함에 따라, 아크 이벤트 발생 시 전달된 총 에너지 양도 공정이 이를 견디어 낼 수 없을 정도로 증가할 수 있기에 전달된 아크 에너지가 더욱 더 중요지고 있습니다. 아크를 탐지하여 전원 공급장치를 끈 후 이에 저장된 에너지(kW 당 mJ로 표현)가 최소이어야 합니다. 저장된 에너지가 적은 전원 공급장치는 아크가 소멸되기 전 이에 적은 양의 에너지를 공급합니다. 따라서 아크로 인한 손해를 줄일 수 있습니다.
AE 전원 공급장치는 시판 중인 제품 중 가장 적은 양의 저장된 에너지를 관리할 수 있는 능력을 가지고 있습니다. Pinnacle® 전원 공급 장치는 출력 1kW 당 2mJ 이하를 관리하며 Summit® 전원 공급장치는 1kW 당 1mJ 이하를 관리합니다. 최상의 총 아크 관리 솔루션을 위해 AE 전원 공급장치는 탁월한 아크 관리, 최소한의 저장된 에너지를 관리하여 아크로 인한 손해를 추가로 완화해 줍니다.
케이블 품질 및 길이—에너지는 케이블에 유도적으로 저장되고 케이블은 미터 당 일정 양의 인덕턴스를 가지고 있습니다. 케이블 길이를 줄이고 저-인덕턴스 케이블을 사용하는 경우, 전원 공급장치-케이블-음극 시스템에 저장된 에너지를 줄일 수 있습니다. 따라서 전원 공급장치와 음극 간에 가능한 한 짧고 낮은 인덕턴스 케이블을 사용합니다.
공정 생산성 및 가동시간
동적 시스템에서 장비 오작동으로 인해 음극이 작동하지 않는 경우 느린 속도에서라도 양산은 계속됩니다. 예를 들어, 그림 1에서와 같이 4개의 음극을 갖는 시스템에서 기판은 음극 당 하나의 동일 재료로 구성된 4개의 개별 레이어로 코팅됩니다. 한 음극이 작동하지 않는 경우, 나머지 세 음극이 4개가 아닌 3개의 레이어를 만듭니다. 기판이 시스템을 통과할 때의 속도를 늦춤으로써 공정은 나머지 레이어를 두껍게 만들어 “분실”된 레이어를 보상할 수 있습니다. 기판이 움직일 때 나머지 음극들이 오작동으로 인한 “분실 레이어를 보충”하고, 생산성은 양산 속도 저하로 인해 영향을 받을지라도 최종 제품의 균일성은 크게 영향을 받지 않습니다.
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그림 1. 한 음극이 작동하지 않는 동적 시스템—시스템은 천천히 작동하여 4개가 아닌 3개의 레이어를 만들지만 전체적인 균일성을 유지합니다. 따라서 양산이 느린 속도로 계속될 수 있습니다.
한편 정적 증착의 경우 단 하나의 음극 오작동도 전체 시스템을 정지시킬 수 있습니다. 생산성이 단순히 저하되는 것이 아니라 0으로 즉시 급락합니다. 기판이 움직이지 않기에 정적 증착 동안 각 음극이 기판의 특정 지역에 상응하는 오직 하나의 레이어만이 생성됩니다. 한 음극이 작동하지 않는 경우, 상응 영역은 극히 적은 재료만을 받게 되어 피막에 커다란 골이 만들어집니다 (그림 2). 음극을 복원할 때까지 양산을 완전히 중단해야 합니다. 반대로, 동적 증착 동안 각 음극은 기판 전체 표면의 특정 레이어에 상응하고 툴이 작동하지 않는 음극의 영향을 보상할 수 있습니다.
그림 2. 한 음극이 작동하지 않는 정적 시스템 – 작동을 계속하는 경우 피막에 커다란 골이 생깁니다. 따라서 수리를 위해 양산을 완전히 중단해야 합니다.
높은 생산성 유지하기
정적 시스템에서의 음극 오작동에 의해 초래되는 결과는 장비 신뢰성의 중요성을 부각시킵니다. 장비를 빠르고 쉽게 수리 또는 대체할 수 있는 기능과 신뢰성은 생산성과 제품 품질 유지에 관건입니다. AE 설계는 높은 신뢰성으로 인해 정적 시스템에 이상적입니다. 이는 전원 공급장치 오작동으로 인해 음극이 작동하지 않을 가능성을 최소화합니다. 수리가 필요한 경우, 우리의 전원 공급장치는 경쟁 제품에 비해 액세스, 수리, 교체가 용이합니다. 또한 AE의 글로벌 지원 인프라 는 세계 어느 곳에서나 지원과 수리를 빠르게 제공합니다. 따라서 드물게 서비스가 필요한 경우, 가동 중단 시간을 절대적으로 최소한으로 줄여 줍니다.
결론
정적 증착 시스템이 공정 셋업과 작동 동안 독특한 문제를 야기할 지라도 이를 쉽게 해결하는데 도움이 되는 일련의 툴과 기술이 존재합니다. 이를 통해 여러분은 정적 시스템이 제공하는 적은 입자 생성으로부터 혜택을 볼 수 있습니다.
정적 증착 시스템 셋업 또는 최적화에 관한 질문 사항이 있으신 경우, 연락 주십시오.
FPD 공정으로부터 더 많은 이익을 창출하고자 분투하고 계십니까?
브루스 프라이즈 AE 글로벌 FPD 사업 매니저와 켄 나우만 AE FPD 글로벌 시장 엔지니어가 여러분의 까다로운 질문 중 일부에 대한 답변을 제공해 드릴 것입니다. FPDapplications@aei.com 으로 질문이나 의견을 보내주십시오.
- 펄스 DC가 FPD 공정에 적합한지 어떻게 결정합니까?
- 펄스 DC에서 역전압 동안의 스퍼터링 부족이 스퍼터 속도에 영향을 미칩니까?
- 캡슐화 레이어의 품질을 개선하여 OLED 수명을 연장할 수 있는 기술이 있습니까?
- OLED, 기타 고급 공정 개발에 관한 도움을 어디에서 받을 수 있습니까?
- 기존 제품 기술 중 FPD에 도움될 수 있는 기술은 무엇입니까?
- 펄스 DC가 FPD 공정에 적합한지 어떻게 결정합니까?
답변: 해로운 아크 이벤트에 매우 민감한 공정을 가지고 있는 경우, 펄스 DC가 분명히 도움이 될 수 있습니다. 유전 표면의 충전 축적은 모든 타깃에 불가피한 현상합니다. 펄스 DC는 전압을 주기적으로 역으로 전환하고 충전 축적을 중화함으로써 해로운 아크가 PVD 공정에 발생하지 않게 해줍니다.
펄스 DC는 일반 DC에 비해 거의 항상 피막 품질, 비용 절감, 수율, 처리량을 향상시킵니다. 이는 핀 홀 불량품의 발생을 줄이고 저항을 줄여 전기 속성을 향상시킵니다. 또한 타깃 효율을 향상시키고 피막 품질에 영향을 미치지 않는 저렴한 타깃을 사용할 수 있어 재료 비용을 절감할 수 있습니다. 이는 공정 생산성과 처리량을 크게 향상시킵니다.
기존 DC 전원 공급 PVD 공정의 경우, AE Pulsar®, 과 같은 액세서리를 시스템에 통합하여 중요한 펄스 기능을 비교적 쉽게 추가할 수 있습니다.
- 펄스 DC에서 역전압 동안의 스퍼터링 부족이 스퍼터 속도에 영향을 미칩니까?
답변: 조금 미칩니다. AE의 독특한 펄스-DC 구조 는 역전압 단계에서 에너지를 저장할 수 있게 해줍니다. 이 에너지는 이후 스퍼터 단계에서 방출됩니다. 따라서 근본적으로 전달되는 평균 전원은 유사한 DC 스퍼터링 공정과 동일합니다.
스퍼터링 속도는 복잡하고 다음과 같은 많은 변수들의 영향을 받습니다.
- 챔버 구조 및 음극/양극 설계
- 동작 압력
- 가스 혼합
- 타깃 냉각
- 타깃 두께
- 자기 강도
- 동작 전원
- 타깃에서 기판까지의 거리
스퍼터링 시스템을 최적화하는 것은 예술이자 과학입니다. 다시 말해 비용, 스퍼터링 속도, 피막 품질 간의 균형을 잡아야 합니다. 진정한 관건은 챔버와 스퍼터링 공정을 상세히 파악하고 이해하는 것입니다. 펄스 DC가 공정에 미치는 영향을 완벽히 이해하기 위해, 실제 공정 실행 보다 긴 시간 동안 초기 속도로 실행하여 챔버와 공정의 특성을 배웁니다. 실제 공정에서 무엇을 기대할 수 있는지 배우기 위해 낮은 전원에서 초기 속도로 시도한 후 시스템 캐릭터라이제이션의 방법으로 매 번 전원을 천천히 올려 나갈 수 있습니다.
- 캡슐화 레이어의 품질을 개선하여 OLED 수명을 연장할 수 있는 기술이 있습니까?
답변: 박막 캡슐화는 공기와 수분을 차단하는 벽을 만들어 OLED 수명을 크게 개선합니다. 고려 대상인 다양한 기판(예: 유연한 중합체 등)에 액체와 가스가 침투할 수 있으므로 이 레이어는 유연한 디스플레이에 특히나 유용합니다. 열악한 피막 품질은 물과 공기가 기판을 통해 확산되어 유기 레이어를 오염시킬 수 있습니다.
이 차단벽을 만들기 위해 핀 홀 부재, 원하는 피막 밀도, 결정도 등 어플리케이션에 적합한 피막 속성을 가지는 것이 중요합니다. 다양한 플라즈마 공정은 에너지를 제어하여 효과적인 캡슐화에 요구되는 향상된 피막 특성을 구현할 수 있게 해줍니다.
AE는 아크가 야기하는 핀 홀을 방지하는 아크 관리 기능뿐만 아니라 적절한 에너지 레벨을 달성할 수 있는 제품을 제공합니다. AE의 다양한 포트폴리오는 최첨단 어플리케이션이 제기하는 도전을 해결하도록 고안된 DC, 펄스 DC, RF 제품을 공급합니다. 추가 정보는 FPDapplications@aei.com 에 문의하십시오.
- OLED, 기타 고급 공정 개발에 관한 도움을 어디에서 받을 수 있습니까?
답변: 인접 박막 시장의 전문 지식은 FPD 공정 혁신에 매우 유용합니다. 발광 효율 향상을 위한 시도, 유연한 디스플레이(OLED)와 디지털 기호와 같은 새로운 장비의 도입은 최종 제품 비용을 절감할 수 있는 고급 제조 공정의 필요를 창출합니다. 다음 표는 미래 FPD 양산과 오늘날의 인접 박막 공정 간을 비교합니다.
FPD 어플리케이션
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인접 박막 어플리케이션 시장
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공통점 |
모든 차세대 FPD 장치
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반도체
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매우 정확한 공정
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유연한 디스플레이
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웹 코팅
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유연한 기판
매우 높은 처리량
저온 공정
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대형 디스플레이
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건축용 유리
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대형 기판
장비 아웃소스 전략
증가하는 전원 요구사항
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| OLED |
광전 변환 장치
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양산 작업 설계[1]
기술 혁신
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[1] 광전 변환 장치는 광 신호를 전기 신호로 전환하고 OLED는 역전환 작업을 수행하여 전기 신호를 광 신호로 전환합니다. 따라서 두 어플리케이션의 재료, 장비, 공정, 절차는 매우 유사합니다. 이 공통점의 예에는 투명한 전도 산화물, 도체, 캡슐화 레이어 등이 있습니다. 캡슐화에 관한 자세한 정보는 위의 질문 3 을 참조하십시오.
그렇다면 박막 업계를 모두 망라하는 전문 지식을 어디에서 찾을 수 있습니까? AE는 25년 동안 정확한 플라즈마 공정을 구현하는 기술 혁신을 추구해 왔습니다. 상기 언급된 인접 박막 어플리케이션의 경험을 가진 AE는 여러분의 공정 개발 노력에 중요한 파트너가 될 수 있습니다[2].
공정 설계가 완료되면, AE는 온-사이트 시스템 통합을 지원할 수 있습니다. 또한 광범위한 제자리 테스트를 실시하여 새로운 설계의 성공 보장을 도울 수 있습니다. 초기 수락 테스트(IAT) 실시를 제한하고 최종 사용자 사이트에서 최종 수락 테스트(FAT)만을 실행하는 추세를 고려할 때 이는 중요할 수 있습니다[2].
특정 어플리케이션 개발 노력에 관한 질문이 있으신 경우, 기꺼이 답변해 드리겠습니다.
FPDapplications@aei.com 으로 문의하십시오.
[2] 어떠한 AE 지원 옵션이 적용되는지 장비 공급업체에 문의하십시오.
- 기존 제품 기술 중 FPD에 도움될 수 있는 기술은 무엇입니까?
답변: 양산 기술 측면에서 오늘날의 FPD 시장은 초기 반도체 업계보다 유리한 입장에 있습니다. 반도체 개발은 어떠한 기술 토대로 가지고 있지 않았던 반면, FPD는 반도체 장비와 방법으로부터 파생된 분야입니다. 따라서 이는 견실한 고도의 양산 기법을 토대로 시작되었습니다. 이는 또한 다른 업계에 비해 보다 빠른 발전을 가능하게 했습니다. FPD 시장이 커 감에 따라, 다른 시장으로부터의 기존 기술들이 계속하여 혜택을 제공할 것입니다.
FPD 양산에 도움을 제공하는 기술은 다음과 같습니다.
AE는 업계에서 지난 25년 동안 개발해 온 다양한 고성능 제품을 공급합니다. 위에 언급된 기술이 여러분의 특정 공정에 어떻게 도움이 될 수 있는지 알아보려면 FPDapplications@aei.com 으로 문의하십시오.