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TFT-Array를 형성하는 공정은 Silicon 반도체 제조공정과 매우 유사한데, 백라이트에서 나오는 빛이 투과를 해야 하므로 기판으로 유리를 사용한다는 점이 반도체에서 웨이퍼를 사용하는 것과 다른 점이며, 유리를 사용하기 때문에 반도체 공정처럼 고온 공정을 사용할 수 없으므로 저온(500도 이하) 공정만이 사용되고 있습니다.
TFT-LCD는 세정, 박막의 증착, 사진식각 공정을 반복적으로 사용하여 원하는 모양을 유리 기판 위에 만들어 나가는 것입니다. TFT-LCD 제품 특성의 최적화는 단위 공정 들이 최적화를 바탕으로 상호 조화롭게 통합될 때 이루어질 수 있으므로 단위 공정의 안정과 개발에 많은 노력을 기울여야 합니다.


세정 공정(cleaning)
LCD는 기판이나 공정 중에 만들어진 막 표면의 오염물을 제거하여 불량이 발생하지 않도록 하기 위해 세정공정을 하게 되는데, 그 결과로 증착될 박막의 접착력 강화와 TFT 특성 향상효과도 나타나게 됩니다. 오염물로는 트랜지스터의 특성과 신뢰성 등에 나쁜 영향을 미치는 Na+, K+, Al 등의 금속, 유기, 무기 물질이 해당됩니다. 세정 공정은 물로만 하는 물 세정부터, 물리적으로 솔을 이용하여 물리적 압력으로 오염물을 제거하거나, 유기물 제거에 용이한 화학 물질을 이용한 유기 세정, UV/오존 등으로 유기물을 산화시키는 방법 등 여러 가지가 있는데, 세정 대상이 될 물질이나 공정에서 요구되어지는 상황에 따라 알맞는 세정방법을 선택하여 진행하게 됩니다. 넓은 의미에서는 etching공정 후의 감광막 제거공정도 세정공정에 포함시킬 수 있습니다.


박막 형성 공정(증착(deposition) 공정)
트랜지스터를 만들기 위해서는 반도체, 금속 전극, 투명 전극, 절연막이 모두 필요하다. 금속막 및 투명전극의 경우 스퍼터링 방법을, Silicon 및 절연막은 CVD(Chemical Vapor Deposion)방법을 주로 사용합니다. 스퍼터링 방법은 박막을 입히고자 하는 기판과 박막으로 만들고자 하는 물질의 덩어리인 타겟을 밀폐된 공간에 넣고, 타겟에 물리적인 충격을 가할 때 튀어 나오는 입자가 기판에 달라붙어 막을 이루도록 하는 물리적인 증착 방법입니다. 따라서 알루미늄을 글래스 위에 증착하기 위해서는 알루미늄 타겟을 사용하고 크롬을 증착하기 위해서는 크롬 타겟을 이용하게 됩니다. 스퍼터링은 고전압이 인가된 타겟과 Anode 전극 사이에 Ar Gas를 주입하고, Plasma 방전을 이용하여 가속시킨  Ar+가 타겟 금속 표면에 있는 원자를 떼어내고, 이를 박막으로 성장시키는 절차로 이루어집니다.
CVD는 화학 기상 증착으로 반응 기체가 반응기 내에 공급되는 열, 플라즈마등의 에너지원에 의해 활성화된 후 기판 위에서 화학적으로 반응하여 안정된 박막이 형성, 성장하는 원리입니다. 반응 기체를 다르게 함에 따라 원하는 박막을 기판 위에 얻을 수 있습니다.


패턴 형성 공정(lithography)
LCD가 원하는 기능을 수행할 수 있도록 하기 위해 박막 위에 원하는 패턴을 형성하는 과정을 말합니다. 주로 사진석판기술이라고 하는 Photo-lithography 기술을 이용하게 되는데, 이는 마스크에 그려진 패턴대로 박막이 남거나, 또는 그 부분만 제거되도록 하는 과정으로, 감광액 도포(Photo Resist(PR) Coating), 정렬 및 노광(Align & Exposure), 현상(Develop)이 주요 공정입니다.
PR을 중앙 부위에서 뿌리면서 기판을 고속으로 회전시키는 방식으로 일정 두께의 막을 기판 위에 막을 입힌 후 마스트를 통해 빛을 비춘 후 현상을 하면, 빛을 받은 부분, 또는 빛을 받지 않은 부분이 현상액과 반응을 일으키면서 패턴이 형성됩니다. 여기서는 빛을 받은 PR부분이 박막 위에 남아 있는 패턴을 대상으로 해서 설명하도록 합니다.


식각 공정(Etching)
박막 중에서 PR로 만들어진 패턴 아래 있는 박막 부분만 남기고 나머지 부분을 물리적, 화학적인 반응을 이용하여 제거하는 공정입니다. 식각 공정에는 Gas Plasma가 사용 되는 건식 식각과 화학용액을 이용하는 습식 식각방법이 있습니다. 건식 식각 공정은 플라즈마를 이용하여 높은 활성도의 반응 기체를 만들어 이것으로 박막을 식각하는 공정이며, 습식 식각 공정은 질산, 황산, 초산, 인산, 왕수, H2O 등을 적당 비율로 섞은 용액으로 알루미늄, 크롬, ITO 등을 선택적으로 제거하는 공정입니다.
식각 공정이 완료된 후에는 패턴모양으로 남아 있는 박막 위의 PR을 제거하는 PR Strip 공정이 이루어 집니다. PR strip에 사용되는 화학 용액은 황산과 과산화수를 혼합하여 이용합니다. 이 용액은 강산화제를 형성하여 유기물인 PR과 반응하면서 분해시킵니다.


종합 공정
위에서 설명한 각 단위 공정을 반복적으로 진행하여 TFT에 필요한 게이트 전극, 데이타 전극, 반도체, 보호막, 화소 전극 패턴을 형성할 수 있습니다. 게이트나 데이터 전극은 알루미늄, 크롬, 몰리브데늄, 텅스텐 등이 이용되며 저항이 낮을수록 좋지만 스트레스나 hill-lock, 식각 등을 고려하여 물질을 선택합니다. 화소 전극은 투명하며 전도성을 가지고 있어야 하므로 ITO(Indiuum Tin Oxide)가 주로 사용되어 왔으며, 최근에는 IZO(Indiuum Zink Oxide)도 많이 사용되고 있습니다. 게이트 절연막이나, 보호막은 실리콘 질화막이나 실리콘 산화막이 이용되고, 반도체막은 아몰퍼스 실리콘을 사용하느냐, 다결정 실리콘을 사용하느냐에 따라 공정과 특성이 많이 달라집니다.


검사
TFT-LCD의 제조 공정에서 단위 공정의 완성도를 확인하거나, 제품의 전기적, 광학적 특성을 측정하는 작업은 불량 여부의 원인 규명과 제품 특성의 이해 및 개선에 기여함은 물론, 생산비 절감과 품질 향상을 추구할 수 있는 기회를 제공하므로 각 단위 공정의 진행 후, 검사 및 Test 기술이 매우 중요합니다. 검사 공정은 크게 박막의 증착 두께 및 식각 두께의 평가, 패턴 형성확인, 전기적 특성 평가 등이 있습니다.

 

 

 

 

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직접 개시 시스템(direct photoinitiation)

일반적으로 라디칼 양이온이 일차적 종으로 나타나며, 이것은 개시를 위해 다음과 같은 역할을 합니다.

 

 

 

 

 


지금까지 직접 개시 메커니즘에 관한 두 개의 가설이 제시되었습니다. 하나는 라디칼 양이온이 모노머에 대해 높은 반응성을 가지고 있어 직접 중합을 개시한다는 것입니다.

 

 

 


오니윰 염에서 생성된 라디칼 양이온 반응 상수를 제시되었습니다.
다른 하나는 라디칼 양이온의 수소 탈환으로 산이 생성되고, 이것에 의해 모노머가 중합된다는 내용입니다.

 

 


직접 개시 방법은 요구되는 구성요소들이 적고, 오니윰 염만이 빛을 흡수하므로 메커니즘이 간단합니다. 그러나 단순히 오니윰 염의 광반응만으로는 실제 적용에 있어서 많은 부분이 미흡합니다. 그러므로 더 긴 광 파장대에서 중합할 수 있는 조건을 찾는 것이 요구됩니다.
또한 두 번째 가설에서 볼 수 있듯이, 광반응의 일차적인 생성물이 바로 개시 종의 역할을 하는 것이 아닐 수 있습니다. 산을 만들어 내기 위해서는 열적 반응을 거쳐야 합니다. 예를 들어 트리아릴설포니윰 염에 빛을 조사하여 만들어진 일차적 생성물은 열적 수소 탈환을 통해 강한 브뢴스테드 산을 만들어 내는 매개체 역할을 합니다.
이와 같은 현실 적용의 어려움 때문에 오니윰 염 분해에 의해 개시되는 중합은 직접 개시방법보다는 간접 개시방법이 기술적으로 더 유용합니다.

 

간접개시 시스템(indirect photoinitiation)

오니윰 염 광개시제를 더 긴 파장의 광원에서도 사용할 수 있도록 여러 시스템이 개발되어 왔습니다. 이 시스템들은 감광제를 첨가하는데, 이들이 반응 과정에 참여해서 양이온 중합을 개시할 수 있는 반응성 있는 종을 생성해 냅니다.

 

 

 

 

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- 접착제의 선정기준
1) 피착제의 종류는 무엇인가?
2) 어떤 목적으로 사용할 것인가?
3) 접합부의 조건 (온도, 습도, 함수율, 오염도 등)은?
4) 도포 방법은?
5) 접합부의 형태는?
6) 작업조건 및 사용기계의 상태는?
7) 위의 조건에 맞는 접착제의 선정


- 접착제의 향후 전망
접착제 및 접착현상은 전 산업분야에 결쳐 응용되고 있습니다. 접착제는 가정에서 첨단산업분야까지 그 적용범위가 매우 넓으며 또한 피착제도 유기재료, 금속재료, 무기재료등 광범위합니다.
항공기, 자동차 등의 급속 및 섬유강화 복합재료의 접착에 이용되는 구조용 접착제는 높은 하중에서도 장시간 사용할 수 있는 접착제로 고강도의 단단한 피착제와의 접착, 피착제와 동일한 응력전달 및 실제 환경하에서 장시간 접착강도의 유지를 필요로 합니다. 이러한 구조용 접착제는 주로 항공기, 자동차조립공정에서 이용되는데 항공기 조립 공정에서는 각종 날개 등 기체의 안전과 관련이 있는 부위의 접착, 내벽, 판넬등의 구조부위의 접착등을 예로 들 수 있습니다.
또한 자동차 산업에서도 클러치 페달, 브레이크 라이닝의 접착등에 구조용 접착제가 이용되고 있습니다. 이러한 접착제는 여러 가지 장점이 있으나 내열성의 한계, 피착제의 표면처리, 비파괴검사의 어려움 및 수명예측이 곤란한 단점이 있어 최근에는 강인화를 위한 변성기술, 내열성수지의 개발, 수명예측기술의 발전 등이 이루어져 위의 단점을 개량한구조용 접착제로 에폭시, 페놀, 아크릴 및 우레탄 수지등이 사용되고 있습니다.
또한 반도체 산업에서도 접착은 많이 적용되고 있습니다. 반도체 소자에는 회로를 형성하는 금속/금속, 실리콘 웨이퍼와 회로사이의 금속/무기재료, 반도체 소자의 passivation 용 고분자와 회로, 또는 실리콘 웨이퍼간의 금속/고분자 및 무기재료/고분자와 passivation 용 고분자와 봉지제용 고분자의 고분자/고분자 등 여러 접착제가 있습니다. 이러한 반도체공정에서의 접착제는 결합제의 열안정성등이 떨어지는 단점이 있어 폴리이미드 주쇄내에 실록산 성분을 도입하여 경화반응중 실리콘 웨이퍼와 폴리이미드 사이의 화학결합을 형성시켜 접착력을 증가 시키는 방법이 사용되고, 봉지제로 사용중인 에폭시 수지와 폴리이미드의 접착력 향상을 위한 많은 연구와 경화반응으로 생성되는 내부 응력에 의한 접착계면의 파괴를 막기 위한 연구도 진행중입니다.
이외에도 접착의 응용은 전자산업에서 경량화, 소형화를 위해 전자부품의 인쇄회로기판상의 표면실장, 액정표시소자의 접착, 비디오/오디오 필림에 자성물질 접착 여러가지 응용되고 있습니다.
향후의 접착제는 이러한 구조용 및 기능성 접착제 뿐만 아니라 인체에 완전히 무해할 뿐만 아니라 내수성, 내균성 등 다양한 성질이 요구됩니다. 또한 최근들어 모든 산업용품에 해당되는 환경규제에 대한 무공해형의 접착제로서 고기능성을 갖고 있어야 하는 수용성 접착제, 반응성 접착제, 무용제형 접착제등의 재료들이 개발이 요구되고 있습니다.

 

 

 

 

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