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TFT Array & Color Filter 공정 및 장비 업체 소개
본 칼럼에서는 장비업체들의 동향을 파악하기에 앞서, 각 제조공정 별로 어떠한 업체들이 있으며, 어떤 장비들을 제조하고 있는지 등에 대해 소개하고자 한다. LCD 제조공정 중 TFT Array 공정과 Color Filter 공정을 소개하고, 각 공정에서 사용되는 장비 및 장비 제조 업체들에 대해 알아보자.
위 그림은 TFT-LCD의 주요 공정을 나타내고 있다. TFT-LCD는 다음과 같이 Array/Color Filter Process, Cell Process, Module Process를 통해 만들어지고 있다.
1. TFT Array & Color Filter 공정 장비 제조업체 소개
TFT Array 공정은 각 셀의 전극을 형성하는 공정으로 증착->세정->PR코팅->노광->현상->식각->PR박리->검사 등의 일련의 과정(패턴공정)을 반복하면서 게이트 전극 및 반도체막, 데이터 전극 등을 생성 하게 된다. Color Filter의 제조공정은 Color Filter 단위 증착 & 패턴 공정과 Black Matrix 단위 증착 & 패턴 공정으로 나뉘어지며, TFT-Array에서와 같이 패턴 공정이 진행되므로, 비슷한 장비들이 사용된다.
① 증착공정
박막을 형성하는 증착 공정에서는 Sputter 장비와 PE-CVD 장비가 사용된다.
Sputter장비를 생산하는 업체로는 국내업체인 (주)아바코가 있으며, ULVAC(일본), Applied Materials(미국) 등의 업체가 있다. 아바코는 2000년에 설립되어 경기도 파주와 대구에 공장을 가지고 있으며, Sputter 장비 이외에 TFT-LCD 액정 주입기, 플라즈마 클리닝 시스템 등을 생산하고 있다. 미국 기업인 Applied Materials는 1967년에 설립하였으며, 2006년에 Applied Film사를 인수하였고, AKT라는 걸출한 자회사를 보유하고 있는 회사이기도 하다.
PE-CVD장비의 경우, 국내에서는 주성엔지니어링(주), (주)아토 등이 제조를 하고 있으며, 해외업체로는 ULVAC(일), AKT(일) 등이 있다. 주성엔지니어링은 1995년 설립되어 경기도 광주시에 본사를 가지고 있으며, 대만, 중국, 일본, 독일 등지에 해외 지사를 보유하고 있다. 아토는 경기도 시흥에 본사 및 공장을 가지고 있으며, 반도체 제조 장비(PE-CVD, GAS Supply System 등)를 주로 생산하고 있다.
ULVAC과 AKT는 Sputter장비와 PE-CVD장비를 모두 생산하고 있으며, 그 중에서도 ULVAC은 Sputter장비를 메인으로, AKT는 PE-CVD장비를 메인으로 생산하고 있다.
② 세정공정
위 장비들로 박막을 형성하게 되면 유리의 오염물질을 제거하기 위한 세정작업에 들어가게 된다.
세정작업에 사용되는 Cleaner의 제조업체로는 한국의 (주)디엠에스, 세메스(주) 등이 있으며, Shibaura Mechatronics, Hitachi High Technologies와 같은 일본 업체들이 있다.
경기도 화성에 공장을 가지고 있는 디엠에스는 1999년에 설립되어 LCD 제조공정에 사용되는 Cleaner 이외에도 Stripper, Etcher, Loader/Unloader 등의 장비를 제조하고 있다. 1993년 설립하여 천안에 공장을, 경기도 용인에 연구소를 가지고 있는 세메스는 삼성전자와 일본의 DNP(DAINIPPON PRINTING CO.,LTD)가 출자한 기업으로 Panel Cleaner, Etcher/Stripper, Slit coater, Developer 등을 생산하고 있다.
일본의 세정장비 제조업체인 Shibaura Mechatronics는 1839년에 설립되어 FPD 및 반도체 제조장비 등을 생산하고 있는 업체로, FPD관련 주요 생산 장비로는 Cleaner, Developer, Etching 장비 등이 있고, Hitachi High-Technologies는 1947년에 설립되었으며, Cleaning System 이외에도 Glass Plate Inspection System, Wet Process System, Stepper(Exposure) 등을 생산, 공급하고 있다.
③ PR도포공정
이렇게 세정공정까지 마치게 되면 Coater로 감광액을 도포하게 된다.
Coater를 제조하는 업체로는 국내의 (주)케이씨텍, 세메스(주) 등이 있고, 일본의 DNS(DAINIPPON SCREEN MFG.CO.,LTD), Toray Engineering Co., Ltd 등이 있다.
케이씨텍은 1990년에 경기도 안성에 설립된 회사로 반도체 제조용 기계 제조를 주 업종으로 하고 있으며 FPD 제조장비로 Coater와 Cleaner 등을 생산하고 있다. 일본업체인 DNS는 1943년 설립되어, 일본 쿄토에 본사를, 그리고 시가현과 쿄토지역에 공장을 가지고 있으며, Coater와 Developer 이외에도 Cleaner, Etcher, Resist Stripper 등을 공급하고 있다. 1960년에 설립되어 도쿄에 본사를, 시가현에 2개의 공장을 가지고 있는 Toray Engineering은 Color Filter용 Coater외에 Polarizer Attacher, COG/COF Bonder, Glass Substrate Inspection Machine 등을 공급하고 있다.
④ 경화공정
Coater를 이용하여 감광액을 도포한 후에는, 도포된 감광액을 말리기 위한 Soft Baking 공정에 들어간다. 이 Soft Baking 공정에서는 Oven이 사용되며, 이를 제조하는 회사로는 국내의 TEC, OTF, 코닉시스템이, 그리고 일본의 ESPEC CORP., KOYO THERMO SYSTEM CO., LTD 등이 있다.
코닉시스템은 1996년에 설립된 반도체 관련 장비 제조업체로서 경기도 화성에 위치해 있다. 일본의 ESPEC는 1954년에 설립된 회사로 본사는 오사카에 위치해 있으며, 쿄토와 도치기 현에 공장을 가지고 있다. 제조하고 있는 장비로는 Single Loading Plate Processing System, LCD Module Burn-in, 500℃ Clean Oven이 있다. 마지막으로 KOYO는 1967년에 설립되었으며, Nara현에 본사와 공장이 위치해 있다.
KOYO에서 제조하고 있는 FPD관련 장비로는 Clean Batch System과 Oven 등이 있다.
⑤ 노광공정
감광액의 도포 & 경화 작업을 마친 후에는 노광 공정에 들어가게 되는데, 이때 사용하게 되는 장비가 Stepper(or Exposure)이다. 이중 TFT Array 공정에서 사용하는 Stepper를 제조하는 업체로는 일본회사인 Canon Inc.과 Nikon Corporation이 있으며, Color Filter BM공정용 Stepper를 제조하는 업체로는 국내기업인 OFT와 일본의 Hitachi High-Technologies, TEL(Tokyo Electron Limited), ORC MANUFACTURING 등이 생산하여 공급하고 있다.
Canon은 1937년에 설립되어, 도쿄에 본사가, 가나가와, 도치기, 이바라키 등에 공장을 가지고 있다. 1917년 설립된 Nikon은 도쿄에 본사가 있으며, 도쿄, 가나가와 사이타마, 이바라키 등에 공장을 가지고 있다. FPD 관련 제조장비로는 Stepper 이외에도 Chemical Mechanical Polishing System가 있다. ORC Manufacturing은 1968년 설립되어, LCD 제조 공정 상의 Stepper(Exposure) 외, 각종 반도체 제조용 장비 및 전자회로 기판 제조용 장비 등을 생산, 공급하고 있는 업체이다.
⑥ 현상공정
노광 공정 이후에는 Developer를 이용한 현상 공정에 돌입하게 된다. Developer는 국내에서는 디엠에스, 세메스, 케이씨텍, (주)에스티아이 등이 생산하고 있으며, 해외에서는 일본의 DNS, TEL, Shibaura,Hitachi 등이 생산하고 있다.
1997년에 설립된 에스티아이는 경기도 안성시에 본사가 있고, 대만과 중국에 각각 지사가 있다. FPD 관련 제조장비로는 Chemical Delivery System, Chemical Mixing (Dilution) System, Cleaner, Developer 등이 있다.
⑦ 식각공정
이후에는 선택적으로 박막을 제거하는 식각 공정에 들어가게 되는데, 식각 공정의 경우 Wet Etcher와 Dry Etcher라는 장비가 사용되게 된다.
Etcher장비 주요 업체로는 Wet 방식에 일본의 DNS와 국내의 세메스, 디엠에스 등이, Dry방식에 일본의 TEL과 국내의 ICD, IPS,에이디피엔지니어링 등을 꼽을 수 있으며, TEL은 1963년 설립되어 반도체, FPD관련 제조장비의 개발, 생산, 판매를 주요 업무로 하고 있다.
⑧ PR박리공정
위 Etcher를 통해 식각 공정을 진행한 이후에는 Stripper나 Plasma Asher라는 장비를 이용해 감광액을 박리하게 된다.
Stripper를 제조하는 회사로는 국내의 디엠에스, 세메스 등이 있고, 일본의 DNS, Shibaura 등이 있다. Plasma Asher는 국내의 아이씨디, 디엠에스, 에이디피엔지니어링이 공급하고 있다.
⑨ 검사공정
그리고 마지막으로 위의 일련의 과정을 거친 Array기판과 Color Filter기판을 검사하는 공정에 돌입하게 되는데, Array Tester의 경우는 국내 (주)에이디피엔지니어링과 일본의 AKT, Shimadzu 등이 공급하고 있으며, AOI Equipment의 경우에는 이스라엘의 Orbotech Ltd, 일본의 Takano, Kubotek 등과 국내의 NI, 에이디피엔지니어링, (주)디이엔티, 참이앤티(주)등이 공급하고 있다.
에이디피엔지니어링은 2001년에 설립되어, 경기 성남시에 본사가 있으며, Dry Etcher, Plasma Asher, ODF, TFT/Color Filter AOI, Repair System 등을 제조하고 있다. 디이엔티는 2001년에 설립되어 천안에 본사와 공장, 서울과 천안에 연구소를 가지고 있다. FPD 관련 제조장비로는 LCD/PDP/OLED 점등검사기와 Module Tester, Sorter, Agent 장비 등을 공급하고 있다. 1973년에 설립된 참이앤티는 경기도 용인시에 본사와 공장이 있으며, Repair장비, Trimmer 등을 제조하고 있다. 이스라엘 업체인 Orbotech는 1982년에 설립되어 AOI System, Inspection Equipment를 제조하고 있다.
2. TFT Array Process
위에서 간략하게 공정별로 설명한 장비제조업체를, TFT Array 공정을 도식화하여 장비회사와 매칭시켜보았다.
PE-CVD:
주성엔지니어링, 아토,
AKT, TEL, Unaxis, ULVAC
Sputter:
아바코, ULVAC, Canon-ANELVA, AKT, Unaxis, Applied Materials
Cleaner:
디엠에스, 세메스, 케이씨텍, 에스티아이,에스에프에이, TEC, Shibaura, SPC, DNS, Hitachi, Sumitomo,
Kaijo, Evertech, Imai, Micro Eng, Clean Tech
Coater:
케이씨텍, 디엠에스, 세메스, DNS, TEL, TOK, Toray Eng, Hirata
Stepper: Canon, Nikon
Developer:
디엠에스, 세메스, 케이씨텍, 에스티아이, DNS, TEL, Shibaura, Hitachi
Cleaner:
디엠에스, 세메스, 케이씨텍, 에스티아이,에스에프에이, TEC, Shibaura, SPC, DNS, Hitachi, Sumitomo,
Kaijo, Evertech, Imai, Micro Eng, Clean Tech
Dry Etcher:
ICD, 에이디피엔지니어링, TEL, YAC(PSC), LAM, ULVAC
Stripper:
디엠에스, 쎄메스, 케이씨텍, 에스티아이, DNS, Shibaura, TEL, YAC(PSC), Sumitomo, Hitachi
Plasma Asher:
ICD, 디엠에스, 에이디피엔지니어링
Tester:
에이디피엔지니어링
PDI, AKT, MJC, Shimadzu
3. Color Filter Process
Color Filter의 제조공정은 처음에 설명한 것처럼 Color Filter 단위 증착 & 패턴 공정과 Black Matrix 단위 증착 & 패턴 공정으로 나뉘어지며, TFT-Array에서와 같이 패턴 공정이 진행되어 비슷한 장비가 사용된다.
- Color Filter 단위 증착 & 패턴 공정
이상으로, TFT-LCD TFT Array와 Color Filter 제조공정에서 각 세부공정 별로 쓰이는 장비와 그 장비를 만들고 있는 제조사들을 살펴보았다. 또한 각 공정별로 도식화하여 장비회사와 매칭시켜보았다.
위에서 살펴보았듯이, 현재 대부분의 공정 장비가 해외(특히 일본) 업체들에 의해 생산되고 있다. 박막 증착 공정에서 사용되는 CVD장비와 Sputter장비는 국내의 업체들이 국산화에 성공하여 일부 납품하고 있으나, 이 역시 지속적인 개선이 필요한 상황이다. 장비의 해외 의존도가 큰 국내 디스플레이 업계의 현상황을 개선하고자 산업 자원부에서는 2006~2015년까지 디스플레이 장비기술을 국산화하기 위한 지원 사업을 전개하고 있으며, 국내의 장비업체들 또한 장비 국산화를 위한 개발사업을 적극적으로 추진 중에 있다. 이러한 노력들이 결실을 맺어, 한국이 디스플레이 강자로 우뚝 설 그날을 기대해본다.
위에서 살펴보았듯이, 현재 대부분의 공정 장비가 해외(특히 일본) 업체들에 의해 생산되고 있다. 박막 증착 공정에서 사용되는 CVD장비와 Sputter장비는 국내의 업체들이 국산화에 성공하여 일부 납품하고 있으나, 이 역시 지속적인 개선이 필요한 상황이다. 장비의 해외 의존도가 큰 국내 디스플레이 업계의 현상황을 개선하고자 산업 자원부에서는 2006~2015년까지 디스플레이 장비기술을 국산화하기 위한 지원 사업을 전개하고 있으며, 국내의 장비업체들 또한 장비 국산화를 위한 개발사업을 적극적으로 추진 중에 있다. 이러한 노력들이 결실을 맺어, 한국이 디스플레이 강자로 우뚝 설 그날을 기대해본다.
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