ALD 생산성이 낮다? 배치형 ALD로 생산성 ↑
ALD 생산성이 낮다? 배치형 ALD로 생산성 ↑
  • 전찬민 기자
  • 승인 2020.10.26 11:06
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[공학저널 전찬민 기자] 최근 화제가 되고 있는 플렉서블 OLED 디스플레이 기술이 폴더블, 롤러블, 투명 디스플레이로 발전하고 있다. 이에 따라 디스플레이가 보다 얇은 두께에서도 성능을 발휘할 수 있는 ALD 기술을 주목하고 있다.

ALD는 원자층 단위로 증착이 되기 때문에 원자 수준의 두께 조절성, 파티클과 핀홀이 없는 고품질의 박막형성, 복잡한 3차원 형상에서도 완벽한 단차 피복성을 갖는 장점이 있다. 또한 산화물, 질화물, 황화물, 금속, 유무기 복합물, 고분자 등 다양한 물질을 증착할 수 있다. 이러한 증착물질들은 반도체, 태양전지, 디스플레이, 이차전지 등 다양한 분야에 적용되고 있다.

하지만 ALD의 유일한 단점이 느린 성장 속도기 때문에 제조사에서는 일반적으로 생산성이 낮다는 평가가 있어왔다.

ALD의 생산성은 로딩되는 샘플 수와 공정시간이 좌우하는데 고생산성을 위해서는 많은 샘플 수와 짧은 공정시간을 확보해야 한다. 대부분 공정 시간을 줄여 생산성을 확보하는 기술을 채택하고 있지만 박막의 품질과 파티클 이슈로 인해 공정시간을 줄이는데 한계가 있었다.

이러한 고정관념을 깨고 생산성을 높인 ALD 기술이 개발돼 화제가 되고 있다. 그 기술이 바로 ‘배치형 ALD’이다.

배치형 ALD 기술은 다량의 샘플을 로딩할 수 있는 독특한 반응기 구조와 다량의 샘플에도 불구하고 공정시간을 최적화할 수 있어 기존 ALD 기술 대비 높은 생산성을 가지는 것이 가장 큰 특징이다.

특히 태양전지 웨이퍼를 공정 한번에 2000장 로딩할 수 있는 Lucida™ GS series ALD system과, 6세대 글라스 (1500mm*1850mm)를 18장 로딩할 수 있는 Lucida™ GD series ALD system 개발을 통해 새롭게 공급함에 따라 생산성을 인정받고 있다.

이러한 고생산성 배치형 ALD 기술을 개발한 ㈜엔씨디는 ALD/CVD 공정 분야의 10년 이상의 경력을 갖는 전문가들로 구성된 장비 개발·제작 전문 알짜 기업이다.

이러한 엔씨디가 최근 디스플레이에 ALD 기술을 적용해 두각을 나타내고 있다.

기존의 폴더블 OLED 디스플레이에 적용되고 있는 thin film encapsulation의 PECVD-SiNx는 두꺼운 두께와 다수의 미세 핀홀과 반복적인 폴더블 환경에서 크랙과 필링이 발생하는 문제를 가지고 있다.

이를 극복하기 위한 새로운 개념의 고품질 무기막 증착 기술이 요구되고 있으며, 고품질 무기막 증착 기술인 ALD는 원자층 단위로 증착하기 때문에 박막내에 핀홀이 거의 없다. 또한 ALD-Al2O3는 PECVD-SiNx 대비 약 1/20 수준의 얇은 두께에서도 동등 혹은 그 이상의 특성을 확보할 수 있어 산소와 수분을 차단해야 하는 thin film encapsulation에 적용하기 위해 디스플레이 제조사에서 많은 관심을 가지고 있다.

이에 따라 엔씨디는 thin film encapsulation을 위한 Lucida™ GD 600H ALD system을 국내와 중국의 디스플레이 제조사에 양산급 파이롯 장비를 납품해 양산성 검증을 마친 상태다.

또한 디스플레이의 차세대 아이템으로 ALD-IGZO에 대한 연구개발도 진행하고 있다.

최근 패널업체들이 많은 관심을 보이고 있는 LTPO TFT는 높은 전자이동도를 가진 LTPS TFT와 낮은 누설전류를 가진 oxide TFT를 결합한 기술로 OLED display의 소비전력을 LTPS보다 5~15% 정도 낮출 수 있다.

엔씨디 최규정 부사장(사진)은 “LTPO의 oxide TFT는 sputter-IGZO를 active layer로 사용하고 있지만 두께 및 조성 균일도에 대한 이슈와 스퍼터링 타겟의 안정성에 대한 이슈를 가지고 있다”며 “원자 스케일에서 두께와 조성을 조절할 수 있는 ALD-IGZO는 sputter-IGZO의 이슈를 극복할 수 있을 것으로 전망된다”고 말했다.

이렇듯 엔씨디는 현재 고효율 결정질 실리콘 태양전지의 passivation 장비와 플렉서블 OLED 디스플레이의 thin film encapsulation 장비에 주력하고 있다. 이러한 기술력을 바탕으로 반도체, 이차전지 등 다양한 산업 분야에 적용할 수 있는 ALD 장비를 개발해 미래 기술을 선도하는 기업으로 성장시키는 것이 계획이다.


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