우리는 평소에 TV, 핸드폰, 모니터와 같은 화면을 많이 봅니다.
그 화면을 통해, 유튜브, 사진, 인터넷 등을 하면서, 혹시 얘는 어떻게 만들었을까 고민해본 적 있으신가요?
디스플레이라고 부르는 그 화면, 어떻게 만드는지 간략히 알아보겠습니다.
공정이란? 정의부터 알아보자
공정(工程)이란 작업이나 제조 과정을 뜻하는 말로써, 어떤 제품을 생산하는 일련의 단계들을 의미합니다.
예를 들어, 반도체를 생산하는데 거쳐야하는 8단계를 통틀어서, '반도체 8대 공정' 이런 식으로 사용합니다.
어떻게 만들까? 제조방법
그렇다면, 디스플레이라고 부르는 화면은 어떻게 만들까요?
디스플레이는 반도체/디스플레이로 묶어서 부를만큼, 그 공정이 굉장이 비슷합니다.
먼저, 유리기판(glass)을 세정(cleaning)을 하고, 금속물질이나 절연물질을 증착(deposition)합니다.
이후, 원하는 모양을 만들어주기 위한 단계를 거칩니다.
그 단계의 시작으로, PR(Photo Resist) 도포를 하고, 그 위에 마스크를 얹고 빛을 쬐어 PR 물질의 성질을 변화시킵니다.
Positive냐, Negative냐에 따라 빛을 받은 부분이 단단해지기도 하고, 물렁해지기도 합니다.
그 다음으로, 현상액을 이용하여 빛에 노출된 부분(또는 빛을 받지 않은 부분)을 제거해줍니다.
PR을 원하는 모양으로 만들고나면, 밑에 깔린 금속물질을 PR의 모양처럼 깎아줍니다. 이 과정을 etch라고 합니다.
이 과정이 끝나면, 금속 물질 위에 덮인 PR 물질을 제거하는 PR 박리 과정을 거칩니다.
세정 → 증착 → PR 도포 → 노광 → 현상 → 식각 → PR 박리
포토리소그래피(Photolithography)라 부르는 이 과정을 반복하며, 층(layer)를 쌓고 TFT를 만듭니다.
각 단계의 역할은 뭘까? 무슨 특징이 있지?
그렇다면, TFT를 만들기 위한 각 공정은 무슨 역할을 할까요?
- 세정(cleaning): 파티클(particle)이라 불리는 미세먼지입자들을 제거하는 역할을 합니다.
세정은 각 단계를 지날때마다 수시로 진행합니다. 그만큼 파티클을 없애는 것이 중요함을 의미합니다.
- 증착(deposition): PVD(Physical Vapor Deposition) 방식과 CVD(Chemical Vapor Deposition) 방식이 있습니다.
PVD 방식의 대표적인 공정은 Sputter 방식이며, 말 그대로 물리적으로 때려서 표면에 증착하는 방식입니다.
CVD 방식의 대표적인 공정은 PECVD 방식이며, 가스를 주입하여, 화학반응을 통해 증착하는 방식입니다.
metal은 sputter를 이용해 증착을 하고, 절연막은 cvd를 이용해 증착을 합니다.
* 참고: 2020/11/03 - [공학/디스플레이공학] - 디스플레이 TFT 핵심 공정 - ① Sputter
* 참고: 2020/11/03 - [공학/디스플레이공학] - 디스플레이 TFT 핵심 공정 - ② CVD
- PR 도포/노광(Exposure)/현상(Develop): 하고 싶은 것은 PR 도포를 한 하부 물질을 원하는 모양으로 깎는 것입니다.
아무 것도 없이 원하는 모양으로 깎아낼 수 없기 때문에, 원하는 모양으로 깎아내기 위해 틀을 제작하는 단계입니다.
PR 물질에 따라 Positive방식, Negative 방식이 있으며, 빛(UV)을 쬘때 단단해지기도, 물렁해지기도 합니다.
- 식각(Etch): PR 물질 아래에 있는 물질을 깎아내는 단계입니다. 주로 metal을 식각합니다.
위에서 마스크를 이용하여 만들어준 PR의 모양대로 metal을 깎아냅니다.
화학 액체에 담궈서 깎아내느냐, 물리적으로 깎아내느냐에 따라 Wet과 Dry 방식으로 나누어집니다.
* 참고: 2020/11/10 - [공학/디스플레이공학] - 디스플레이 TFT 핵심 공정 - ③ Etch
- PR 박리(Strip): 물질을 원하는대로 깎아낸 이후, 하부 물질 위에 붙어 있는 PR을 떼어내는 단계입니다.
들어 붙어 있는 녀석들이 없게끔 잘 떼어내는 것이 중요합니다.
이상으로 디스플레이의 화소의 스위치 역할을 하는 TFT를 만드는 기초 공정(Photolithography)에 대해 알아보았습니다.
TFT는 '세정 → 증착 → PR 도포 → 노광 → 현상 → 식각 → PR 박리'의 과정을 반복적으로 거친다는 거 잊지마세요!
다음에는 각 층(layer)을 쌓는 방식인 sputter, cvd 방식과 쌓은 물질을 깎아내는 etch에 대해 알아보겠습니다.
디스플레이에 대해 더 알고 싶으신 분들은 아래 글들도 참고하세요.
[도움이 되는 참고 페이지]
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