포토리소그래피 공정 및 재료

목차

▪ Photolithography의 정의

▪ Photolithography의 세부 공정 및 재료
TFT 부분
COLOR FILTER 부분

▪ Photolithography의 현 사용현황 및 기업 분포

▪ 앞으로 개선방향과 전망

본문내용

부품 형태로 투입되는 것이 일반적이다.
염색법
전착법
안료분사법
인쇄법
제조공정
특성/제조 방법
염색법
전착법
안료분산법
인쇄법
착색제
염료
안료
안료
안료
지지체
제라틴/아크릴
아크릴/에폭시
아크릴
에폭시
Film Thickness
1.0~2.5㎛
1.5~2.5㎛
1.0~2.5㎛
1.0~3.0㎛
Contrast
2000
300~400
400~500
800~1000
색특성
매우우수
보통
우수
우수
내열성
180℃, 1h
250℃, 1h
250℃, 1h
250℃, 1h
내광성
보통
매우우수
매우우수
매우우수
내약품성
보통
우수
우수
우수
Resolution
10~20㎛
10~20㎛
10~20㎛
50~70㎛
공정수
나쁨
우수
보통
매우우수
대형화가능성
우수
보통
우수
나쁨
설비투자비
보통
보통
보통
우수
※ 기타 컬러필터 제조방법 ( 안료분산법의 개선 )
1.필름전사법:
안료분산법과 거의 비슷한 기술로서 Color PR을 사용하여 코팅하는 공정이 필름을 사용하여 Lamination하는 공정으로 바뀐것이 다르다. 이 기술은 안료분산법의 PR코팅 공정이 느리고 이 공정에서 불량이 많이 발생하는데에 착안을 하여 개발한 기술로서, 생산성이 높은 것이 장점이나 Lamination 공정에서 불량이 많이 발생하는 것으로 알려져 있다.
2. Bubble-Jet (Ink Jet) 방법
염료를 사용 잉크흡수층 위에 RGB를 한번에 인쇄하는 방식이다. 현재 안료를 사용하는 방식도 개발이 되고 있으나 안료의 경우는 잉크의 양이 연속적으로 같은양을 분사하기 어렵다고 알려져 있다. 염료를 사용하고 Wet 방식으로 생산성 및 컬러필터의 신뢰성에 문제가 있는 것으로 알려져 있다.
3.레이저 전사법:
레이져를 사용 순간적으로 가열된 컬러층을 기판으로 전이시켜 제작하는 방법이다. 이 방법은 단순히 전사필름만 교체하여 RGB를 한번에 인쇄하는 건식방법으로 공정이 안료분산법 대비 약 1/3로 간단한 것이 특징이다.
레이저 전사법 원리 및 제조방법
■전사필름 구조
지지필름: PET 필름으로 광투과율이 매우 좋은 것이 특징
광흡수층: IR쪽 영역의 레이져를 잘 흡수 할 수 있는 재료, 레이져에 의한 열에너지에 아주 잘 견딜 수 있는 재료
컬러층: 비감광성 및 열경화성수지, 안료분산법과 동일안료
항목/재료
컬러층
경화후 내약품성
GBL,Acetone, EtOH, IPA, 5% NaOH, 10% HCl, DI Water 침적
ΔEab 〈 3
NMP 침적 (ITO후)
ΔEab 〈 3
경도
R:5H, G:4H, B:4~5H
안료분산성(평균입경)
R,G,B: 0.15㎛이하
색특성
Gamut: 40, Y 37
내열성
230℃, 2hr
■레이저 전사법 스켄방법
필름에 균일한 에너지를 조사할 목적으로 레이져 빔을 스켄방향과 동일한 방향으로 찌그러지게 한후 레이져가 스켄방향으로 직진하면서 수직방향으로도 동시에 스켄하는 디더링(Dithering) 방법을 적용 균일한 패턴을 얻음.
사용된 레이져 빔의 크기는 약 30×400㎛
사용하는 레이져의 Power는 필름에서 약 12~16W로 조절가능
조정가능한 변수는 스켄속도(v), 주파수(f), Dithering Width(2a)이며, 이들을 조정하면 필름에 조사되는 에너지의 양 및 균일도를 조정가능함.
■레이저 전사법 특성
항목
전사법
막두께 및 막단차
안료분산법과 동일
색특성
안료분산법과 동일
Pattern Profile
30~60°
PR 잔사
없음
패턴폭 균일도
R: ±1.5㎛, G: ±1.5㎛, B: ±1.5㎛
신뢰성
안료분산법과 동일
전망
1. 현재 국내 대학 연구 현황
2. 시장 전망
올 디스플레이 공정재료 7000억대
올해 국내 디스플레이 공정재료 시장 규모가 웨이퍼를 제외한 반도체 공정재료 시장을 훨씬 웃돌 것으로 전망되고 있다. 8일 동진쎄미켐·동우화인켐·제일모직·LG화학 등 반도체·디스플레이 관련 주요 재료 업체의 수요 예측에 따르면, 올해 원판유리를 제외한 주요 디스플레이 공정재료시장은 약 7000억원, 웨이퍼를 제외한 주요 반도체 공정재료 시장은 5000억원에 이를 것으로 추산되고 있다.
반도체용 포토레지스트는 1400억원, 스트리퍼(박리액)·시너·현상액 등 웨트 케미컬은 800억원, CMP(화학기계적연마)슬러리는 300억원, 반도체 패키징용 충전재인 EMC는 1200억원, 기타 100억원 등 5대 주요 반도체 화학재료의 올해 국내 시장규모는 총 5000억원에 이를 것으로 예상되고 있다.
반면, 디스플레이용 포토레지스트는 800억원, 웨트 케미컬은 1500억원, 컬러 레지스트는 1000억원, 유기절연막은 300억원, 액정과 PDP 구현 물질이 3400억원 등 디스플레이용 화학재료 시장은 7000억원으로 예상돼 화학재료분야에 있어서 디스플레이가 반도체 시장규모를 훨씬 앞지를 것이라는 게 이들 업체의 공통된 예상이다.
반도체 및 디스플레이용 이들 재료를 모두 생산하고 있는 동진쎄미켐의 박정문 사장은 "기판 크기가 급속도로 증가하면서 이를 처리할 수 있는 화학재료의 시장 규모가 급속히 팽창하고 있다"며 "LCD용 포토레지스트 시장만도 지난해보다 160억원 가까이 증가할 것"으로 내다봤다.
"올해 유기절연막 시장은 약 60억원 정도로 예상된다"며 "유기절연막의 경우 1600억원 정도까지 시장 규모가 확대될 것으로 보이는 등 디스플레이 재료시장은 규모와 물량면에서 반도체용 재료 시장을 지속적으로 웃돌 것"으로 예측했다.
그러나 이같은 디스플레이 재료 시장의 팽창에도 불구하고 올해 3000억원에 육박할 것으로 보이는 액정재료는 전량을 독일 머크로부터 수입해야하기 때문에 액정 재료의 국산화야말로 국내 디스플레이 재료시장의 체질을 강화하는 최대 관건으로 지적되고 있다.
한편, CMP슬러리 등 반도체 재료에 집중해왔던 제일모직·LG화학과 패키징용 EMC 공급에 주력해온 금강고려화학(KCC)은 디스플레이 재료 시장의 성장세에 맞춰 디스플레이용 재료 개발 및 사업추진에 역점을 두기로 했다. LG화학은 유기절연막 사업을 추진하고 있고 제일모직은 컬러레지스트와 포토레지스트 및 배향막 등 디스플레이용 화학재료 사업을 올해부터 크게 강화할 예정이다.

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TFT,   Photolithography,   COLOR FILTER,   포토리소그래피 재료