제5세대 이후의 대형 Glass 기판의 채용, 대형 LCD-TV용으로의 전개라는 흐름안에서, TFT-LCD 제조기술·장치에도 새로운 움직임이 나왔다. Resist 도포에서는 완전 Spinless화를 목표로 한다. 노광장치에서는 Color Filter (CF)용으로 화면 일괄 노광기술이 사용되어지고, Mask Cost를 억제하고 있어. Mix & Match가 진행된다. Cell 조립 공정에서는 액정적화법 (ODF)을 사용해, 액정주입으로 붙여 맞추는 것을 동시에 행한다. 주 Spacer 부속 CF와의 조립으로 매엽일관 처리 쪽으로 나아갈 전망이다.
●제5세대 이후의 대형기판 대응 라인의 도입 잇달아
제5세대 기판 대응 라인에서는 LG.Philips LCD가 1000×1200㎜ 기판을 채용해 양산을 개시해, 1100×1250㎜ 기판 대응 라인도 건설중이다. Samsung Electronics도 작년 가을, 1100×1250㎜ 기판의 LV5 라인을 일으켰다. 대만에서는 AU Optronics 등 4社가 제5세대 기판대응 라인의 도입을 진행하고 있다. 한편, Sharp는 대형 LCD-TV용의 龜山공장 (三重縣)을 건설중. 제6세대의 1500×1800㎜ 기판을 채용해, 2004년 초부터 양산개시 예정. 제 7∼8세대 기판 (1800×2000/1850×2100㎜ 등) 도 제창되고, LG.Philips나 Samsung도 대형 LCD-TV용을 목표로, 2004년에는 기판대응 라인을 일어서게 할 전망이다.
이러한 기판의 대형화로 운송방법을 포함해 제조장치·부재의 공급이 어려워지게 되고, 관련 Maker가 User의 공장 근처에서 생산하는 경향이 강해지고 있다. Color Filter (CF)에서는 住友化學工業이 합병으로 한국에 제5세대 기판대응 CF 공장을 건설해, 올 봄부터 가동을 개시할 것이다. 대만에서는 대일본인쇄 (DNP)가 Chi Mei Optoelectronics와 제5세대 기판 대응 CF에 관해 기술제휴해, DNP의 기술 공급처인 SinTek Photronic이 HannStar Display와 기판대응 CF 합병회사를 설립했다. 철판인쇄는 대만 공장에 1100×1250㎜기판 대응 CF 라인을 도입중으로 점차 제6세대 기판대응 CF 신공장도 건설한다.
●대형 기판 대응과 Throughput의 양립을 목표로 하다
제5세대 기판 이후의 대형 라인용에서는 전공정 장치를 중심으로 제조장치가 거대화해, Throughput (택트 타임) 의 확보나 안전성의 문제, 게다가 원료에 대한 제품의 비율 저하도 고려할 필요가 생겨났다. TFT 제조기술·장치도 종래 기술의 연장에서는 대응할 수 없게 되고, 새로운 기술의 개발, 채용이 진행되어가고 있는 중이다.
1100×1250㎜ 기판의 면적은 730×920㎜ 기판과 비교해 2.04배, 1500×1800㎜ 기판은 1100×1250㎜ 기판과 비교해 1.96배에 달한다. 기판의 반송이나 취급이 더욱 어려워지기 때문에 비접촉식의 종형이나 경사형 반송 기술이 채용되어질 것이다. 장치나 공정의 성Space화에도 공헌할 것이다. 또 반송 카세트의 중량이 무거워지고, AMHS (Automated Material Handling System)에 관해서도 AGV (Automated Guided Vehicle)나 Conveyor 방식에서 반송하는 방향으로 움직이고 있다. 동시에 투자 Cost나 Running Cost의 억제라는 면에서도 반도체 공장과 같은 형태로 국소 Clean화 기술이 약간 채용되어 갈 전망이다.
●기존 기술의 개량에서는 대형기판 대응은 한계에
제6세대 이후의 대형기판에서는 주로 20형 이상의 대형 LCD-TV용 Panel을 생산한다. 이것에 따른 CVD막이나 Resist 등의 막후균일성, Particle, Contamination 등의 제어가 더욱 엄격하게 된다.
제조장치의 거대화가 진전, 장치 Maker는 장치를 모듈화 해, 수송이나 조립 시의 부하를 경감하고 있다. 한편 장치의 Throughput은 종래의 수준을 유지해 나가는 것이 요구되어진다. AKT의 1500×1800㎜ 기판대응 플라즈마 CVD 장치 「AKT25K PECVD」의 경우, Road Lock부 등을 포함한 최대 외형 사이즈는 약 15.7×11.5㎜로 제5세대 기판대응 장치 「AKT15K PECVD」와 비교하더라도 면적비로 약 1.32배에 달한다. 제7세대 이후의 대형기판용도 기본적으로는 종래 기술의 개량으로 나아가지만, AKT의 Multi Chamber 구성에 의한 Cluster 기술 Base에서는 생산성 확보 등의 면에서 과제를 남겨 두고, 어떤 것은 Architecture 재점검도 있을 듯하다.
●제6세대 기판용 이후는 Mask Cost가 증대
또 Resist 도포에서는 성Resist화를 겨누고, 종래의 Spin 도포에 토출식을 맞춘 장치가 주류로 되어왔다. 기판의 대형화로, Spinner에 의한 재료 Cost의 허비나 대형 Spinner의 회전에 대한 안전성 등의 면에서 스핑 도포 만으로는 대응할수 없게 되었기 대문이다. 또 CF용에서는 Spinless Cotter가 등장하고 있고, TFT Array용도 Throughput의 양립을 겨누어, 완전 Spinless화를 목표로 개발을 추진하고 있다.
노광기술도, 제5세대 기판용에서 변해왔다. CF용은 Proximity 노광장치로 기판 일괄 노광을 행하고 있지만. TFT Panel의 대형화·고정세화로 고해상도화, Mask Cost의 증대가 과제로 부상했다. 그 후, Canon이 TFT Array용과 같은 형태, 화면 일괄 노광 프로젝션 노광장치를 CF용으로 투입해, 기존의 Mask를 사용 가능하게 했다.
AKT의 1100×1250㎜ 기판 대응 노광장치 「MPA -7500」과 CF용의 「MPA-7500CF」는 최대 32형 와이드의 화면 일괄 노광이 가능. Nikon의 1300㎜ 각 대응장치 「FX-51S」, 제6세대 기판 대응장치 「FX-61S」도, 옵션으로 CF용으로 대응할수 있다. 후자는 800×920×10㎜ 두께의 Mask 사이즈에 대응해, 신개발 Multi Lens 투영광학계의 의한, 40형까지의 대형화면의 일괄 노광이 가능하게 되었다.
CF의 노광에는 Noncritical부분에 이어서 Proximity 노광장치가 이용되어져 ,프로젝션 노광장치와의 Mix & Match가 진행될 것으로 보여진다. 그러나 제6세대 기판 이후의 라인에서는 40형 이상의 대형 Panel의 다면 잡음도 증가해, 화면 사이즈 자체가 대형화하기 때문에 TFT Array, CF용 모두 Mask Cost가 다시 증가한다. 노광장치는 점점 거대화해, 수송이나 조립이 어려워지게 된다. 이러한 과제에 대해서, 앞으로도 계속 고민되어질 것 같다.
●Cell조립 공정에서는 ODF나 주Spacer를 채용
Cell조립 공정에서는 종래의 모세관현상을 응용한 Batch처리의 액정주입 공정에 대해서, 매엽식의 액정적하 방식 (One Drop Fill : ODF) 가 실용화되어가고 있는 중이다. 특히 20형 이상의 대형 LCD-TV용 등에서 ODF가 채용 되어갈것으로 보여진다.
대형 TV용 Panel에서는 수직배향 (VA) 방식이나 IPS (In-Plane Switching) 방식이 일반적으로 채용될 방향이다. 좁은 Cell Gap화에 의한 고속응답화를 추진하고 있지만, 이것에 적합한 액정재료는 점도가 높고, 진공인력에서 액정 주입까지 상당한 시간이 걸린다.
VA방식의 20형이상의 대형 LCD 등에서는 수일 걸리는 모양이다. 게다가 주입구의 봉지도 필요하다.
ODF는 이러한 문제를 한번에 해결한다. 매엽처리이지만 Throughput은 Glass기판 당 1시간으로 ,주입구멍의 봉지공정도 불필요하다. 액정재료의 적하와 붙여맞춤을 한번에 행하는 것으로 공정의 단축 ·집약이 가능하게 된다.
또 주Spacer (Photo Spacer)부속 CF도 주목되어지고 있다. CF의 Black Matrix 상에 Spacer를 형성하기 때문에 Panel의 개구율이 높아져, 크게 휘도를 향상할수 있다. 종래의 구상 Spacer을 이용한 Spacer 산포공정이 불필요하게 되는 것 외, Cell GAP의 균일성을 확보하기 쉽고, 엄밀한 Cell Gap관리가 가능하다. 앞으로는 대형 TV용으로 ODF 기술과 조합해서 주류가 될 것이라고 기대 되어지고 있다.
단지, 구상 Spacer는 입경의 균일성 확보, 이동방지, 표시품위의 확보 (빛을 없애고 번쩍임 등의 억제) 등의 과제를 안고있긴 하지만. 개량을 진행하고 있다. 상당히 낮은 Cost로 Process 안전성도 높다. 제5세대 기판 이후도, 당초는 Spacer 산포기술의 채용이 일반적으로 될 것이다. 주Spacer 부속 CF는 Process의 성숙화, 저 Cost화와 함께 채용비율을 확대해갈것으로 예상된다.
또 芝浦메카트로닉스가 ODF 장치를 Base로 Cell조립 공정의 일괄 라인에서의 수주를 노리는 등의 움직임도 생겨났다. LCD Maker 각사의 「장인예술」에 가까운 Cell조립 공정도, 앞으오는 전공정과같이 매엽일관 처리가 진행될 것으로 보여진다.
●2m각 기판용에서는 Cost를 어떻게 억제하는 것일까?
대형TV용에서는 Panel의 표시품질이나 원료에 대한 제품의 비율의 요구가 더욱 강해진다. 기판의 대형화와 함께 제조기술·장치의 기술적 난이도가 높아지는 한편 2m각 전후의 대형기판 대응 라인을 도입 가능한 LCD Maker는 상위 3사 전후로 좁혀지고 있다. 기판 사이즈도 기본적으로는 LCD Maker 각사각양이 될 것이다. 이러한 가운데, 대형분야에서 살아남게 되는 장치·부재 Maker도 제한되어 간다. Cost를 억제해 제7세대 이후의 대형기판 대응 라인을 도입하는 가운데, 앞으로의 각사의 대처나 동향이 주목된다.