KR20090107702A - Thin-film Deposition Method and Device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 박막 증착방법 및 장비에 관한 것으로, 보다 상세하게는 장비 초기 투자비와 클린룸 면적을 줄일 수 있는 박막 증착방법 및 장비에 관한 것이다.The present invention relates to a thin film deposition method and equipment, and more particularly to a thin film deposition method and equipment that can reduce the initial investment cost and clean room area.
일반적으로, 액정표시장치는 어레이 기판 및 컬러필터 기판과, 상기 어레이 및 컬러필터 기판의 사이 공간에 개재된 액정층을 포함한다. 이러한 액정표시장치의 구동원리는 액정의 광학적 이방성과 분극성질을 이용하는 바, 상기 액정은 구조가 가늘고 길기 때문에 분자의 배열에 방향성을 가지고 있으며, 인위적으로 액정에 전기장을 인가하여 분자배열의 방향을 제어할 수 있다.In general, a liquid crystal display device includes an array substrate and a color filter substrate, and a liquid crystal layer interposed between the array and the color filter substrate. The driving principle of the liquid crystal display device uses optical anisotropy and polarization property of the liquid crystal. Since the liquid crystal is thin and long in structure, the liquid crystal has directivity in the arrangement of molecules and artificially controls the direction of the molecular arrangement by applying an electric field to the liquid crystal. can do.
따라서, 상기 액정의 분자배열 방향을 임의로 조절하면, 액정의 분자배열이 변하게 되고, 광학적 이방성에 의하여 상기 액정의 분자배열 방향으로 빛이 굴절하여 화상정보를 표현할 수 있다.Accordingly, when the molecular arrangement direction of the liquid crystal is arbitrarily adjusted, the molecular arrangement of the liquid crystal is changed, and light is refracted in the molecular arrangement direction of the liquid crystal due to optical anisotropy to express image information.
현재에는 박막트랜지스터와 상기 박막트랜지스터에 연결된 화소 전극이 행렬방식으로 배열된 능동행렬 액정표시장치(Active Matrix LCD : AM-LCD)가 해상도 및 동영상 구현능력이 우수하여 가장 주목받고 있다.Currently, active matrix LCDs (AM-LCDs) in which thin film transistors and pixel electrodes connected to the thin film transistors are arranged in a matrix manner are attracting the most attention because of their excellent resolution and video performance.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 종래에 따른 액정표시장치에 대해 설명하도록 한다.Hereinafter, a liquid crystal display according to the related art will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 종래에 따른 액정표시장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.1 is a schematic cross-sectional view of a liquid crystal display according to the related art.
도시한 바와 같이, 종래의 액정표시장치(90)는 액정 패널(50)과, 상기 액정 패널(50)의 배면에 위치하는 백라이트 유닛(80)과, 도시하지 않은 구동회로부를 포함한다. 상기 액정 패널(50)은 표시 영역(AA)과 비표시 영역(NAA)으로 구분되고 서로 대향 합착된 컬러필터 기판(5) 및 어레이 기판(10)과, 상기 컬러필터 기판(5) 및 어레이 기판(10)의 이격된 사이 공간에 일정한 셀갭(cell gap, G)을 갖고 개재된 액정층(15)을 포함한다.As shown in the drawing, the conventional liquid
상기 컬러필터 기판(5)의 투명 기판(1) 하부 면에는 비표시 영역(NAA)으로 입사되는 빛을 차단하기 위한 블랙 매트릭스(12)와, 상기 블랙 매트릭스(12)의 하부 면에 위치하고, 색상을 구현하기 위해 순차적으로 패턴된 적(R), 녹(G), 청(B) 서브 컬러필터(14a, 14b, 14c)를 포함하는 컬러필터층(14)과, 상기 컬러필터층(14) 하부 면에 투명한 도전성 금속으로 구성된 공통 전극(16)과, 액정의 균일한 배향을 위한 상부 배향막(18)이 차례로 위치한다.The lower surface of the
도면으로 제시하지는 않았지만, 상기 컬러필터층(14)과 공통 전극(16) 사이에 평탄화를 위한 목적으로 오버 코트층(미도시)이 더욱 구성될 수 있다.Although not shown in the drawings, an overcoat layer (not shown) may be further configured for the purpose of planarization between the
한편, 상기 어레이 기판(10)의 투명 기판(2) 상부 면에는 일 방향으로 구성된 게이트 배선(미도시) 및 게이트 전극(25)과, 상기 게이트 배선 및 게이트 전 극(25)의 상부 전면을 덮는 게이트 절연막(45)과, 상기 게이트 절연막(45) 상에 위치하고 상기 게이트 전극(25)과 그 일부가 중첩된 반도체층(42)과, 상기 반도체층(42) 상에 위치하고 게이트 배선과 수직 교차하여 화소 영역(P)을 정의하는 데이터 배선(30)과, 상기 데이터 배선(30)에서 연장된 소스 전극(32)과, 상기 소스 전극(32)과 이격된 드레인 전극(34)과, 상기 데이터 배선(30)과 소스 및 드레인 전극(32, 34)의 상부 전면을 덮는 보호막(55)과, 상기 드레인 전극(34)의 일부를 노출하는 드레인 콘택홀(CH1)을 통해 드레인 전극(34)과 접촉된 화소 전극(70)과, 상기 화소 전극(70)의 상부 전면을 덮는 하부 배향막(19)이 차례로 위치한다.On the other hand, the upper surface of the
상기 반도체층(42)은 순수 비정질 실리콘(a-Si:H)으로 이루어진 액티브층(40)과, 불순물을 포함하는 비정질 실리콘층(n+ a-Si:H)으로 이루어진 오믹 콘택층(41)을 포함한다. 상기 소스 및 드레인 전극(32, 34)의 이격된 사이로 노출된 오믹 콘택층(41)을 양측으로 분리 형성하고, 그 하부의 액티브층(40)을 과식각하여 이 부분을 채널(ch)로 활용한다.The
이때, 상기 게이트 전극(25)과 게이트 절연막(45)과 반도체층(42)과 소스 및 드레인 전극(32, 34)을 포함하여 박막트랜지스터(T)라 한다.In this case, the
전술한 액정표시장치용 어레이 기판(10)을 제작하는 과정은 투명한 절연 기판(2) 상에 금속막, 비정질 실리콘막, 결정질 ITO막, 보호막 등을 증착하는 일련의 반복 작업을 통해 박막을 적층 형성하고, 포토레지스트를 도포, 노광, 현상 및 패턴 공정으로 진행되는 사진식각 공정을 통해 원하는 패턴을 형성하게 된다.The above-described process of manufacturing the
이러한 패턴 공정을 통해 금속막은 게이트 배선 또는 데이터 배선(30), 상기 비정질 실리콘막은 반도체층(42), 상기 결정질 ITO막은 화소 전극(70) 등으로 각각 형성된다.Through this pattern process, the metal film is formed of the gate wiring or
현재, 액정표시장치용 어레이 기판(10)은 4 내지 6회에 걸친 사진식각 공정을 통해 제조되는 것이 일반화되어 있다. 이러한 일련의 공정으로 진행되는 사진식각 공정에 있어서, 마스크의 사용 횟수는 장비 초기 투자비 및 생산 수율과 직결된다.Currently, the
최근에는 3회에 걸친 사진식각 공정으로 액정표시장치용 어레이 기판(10)을 제작하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있는 데, 이러한 3 마스크 공정 단계에서는 전술한 결정질 ITO막과 금속막을 차례로 적층 형성하는 공정 단계를 진행하게 된다.In recent years, research has been actively conducted to fabricate the
이에 대해서는, 이하 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.This will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 인라인 방식으로 진행되는 제조 프로세스를 개략적으로 나타낸 공정 흐름도이고, 도 3은 기판 상에 결정질 ITO막과 금속막이 비연속 성막된 상태를 개략적으로 나타낸 단면도로, 보다 상세하게는 결정질 ITO막과 금속막을 적층 형성하는 공정을 중점적으로 나타내고 있다.FIG. 2 is a process flowchart schematically illustrating an inline manufacturing process, and FIG. 3 is a cross-sectional view schematically illustrating a state in which a crystalline ITO film and a metal film are formed on a substrate in a non-continuous manner. The process of laminating a metal film is shown mainly.
도 2와 도 3에 도시한 바와 같이, 종래에 따른 인라인 방식으로 진행되는 박막 증착장비(100)는 캐리어(105) 상부 면에 안착된 기판(110)이 투입되는 로더(115)와, 상기 로더(115)를 통과한 기판(110)을 예열하는 히팅 챔버(120)와, 상기 히팅 챔버(120)를 빠져나온 기판(110) 상부 표면에 결정질 ITO막(150)을 형성하는 제 1 증착 챔버(130)와, 상기 제 1 증착 챔버(130)를 통해 결정질 ITO막(150)이 형성된 기판(110) 상부 면에 금속막(160)을 형성하는 제 2 증착 챔버(135)와, 상기 결정질 ITO막(150)과 금속막(160)이 형성된 기판(110)을 식히기 위한 쿨링 챔버(140)와, 상기 쿨링 챔버(140)를 통과한 기판(110)을 이송하기 위한 언로더(145)를 포함한다.As shown in FIG. 2 and FIG. 3, the thin
이때, 상기 제 1 및 제 2 증착 챔버(130, 135)의 내부에는 스퍼터링 증착 장비가 각각 장착된다.In this case, sputtering deposition equipment is mounted in the first and
도면으로 제시하지는 않았지만, 상기 제 1 및 제 2 증착 챔버(130, 134)를 통과한 기판(110) 상의 박막을 패턴하기 위한 식각 챔버(미도시)와, 기판(110) 상에 패턴을 형성하고 난 후 잔류하는 포토레지스트를 제거하기 위한 스트립 챔버(미도시) 등이 더욱 장착된다. 상기 제 1 및 제 2 증착 챔버(130, 135)와 식각 챔버, 스트립 챔버 등을 포함하여 프로세스 챔버(미도시)라 한다. 상기 로더(115)와 언로더(145)를 제외한 다수의 챔버 사이 공간에는 진공분위기를 유지할 수 있도록 다수의 로드 락 챔버(125)가 더욱 장착된다.Although not shown in the drawings, an etching chamber (not shown) for patterning a thin film on the
이때, 도 3에 도시한 바와 같이, 제 1 증착 챔버(130)를 통과한 기판(110)의 상부 표면에는 결정질 ITO막(150)이 형성되고, 제 2 증착 챔버(135)를 통과한 결정질 ITO막(150)을 포함하는 기판(110)의 상부 표면에는 금속막(160)이 더욱 형성된다. 즉, 상기 결정질 ITO막(150)과 금속막(160)은 서로 다른 증착 챔버에서 비연속적으로 형성된다.In this case, as shown in FIG. 3, a
전술한 인라인 방식으로 진행되는 박막 증착장비(100)에서는 결정질 ITO막(150)과 금속막(160)을 비연속적으로 형성하게 되는 데, 이는 장비 초기 투자비 의 상승 및 클린룸의 면적 증가 등의 문제를 내포하고 있다.In the thin
또한, 상기 결정질 ITO막(150)은 식각율이 낮아 공정 시간을 지연시키는 요인으로 작용할 뿐만 아니라, 식각 공정 시 사용하는 에천트로 질산과 염산을 혼합한 혼합물이 사용하는 데 따른 부작용이 발생되고 있다.In addition, the
이러한 질산과 염산을 혼합한 혼합물은 강한 산성을 나타내는 강산으로 결정질 ITO막 패턴하는 과정에서, 절연막에 크랙과 같은 미세한 틈이 발생했을 경우 이러한 미세한 틈으로 질산과 염산을 혼합한 혼합물이 흘러 들어가 절연막 하부에 위치하는 게이트 배선 또는 데이터 배선을 단선시키는 문제를 유발할 수 있다.The mixture of nitric acid and hydrochloric acid is a strong acid having strong acidity. In the process of patterning the crystalline ITO film, when a crack occurs in the insulating film, a mixture of nitric acid and hydrochloric acid flows into the minute gap and enters the lower portion of the insulating film. It may cause a problem of disconnecting the gate wiring or the data wiring located in the.
본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 결정질 ITO에 비해 식각율이 좋고 하부 메탈에 손상을 주지 않는 비정질 ITO을 이용함으로써, 비정질 ITO막과 금속막을 비연속 성막이 아닌 연속 성막 공정을 진행할 수 있는 박막 증착방법 및 장비를 제안하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and by using amorphous ITO which has better etching rate than crystalline ITO and does not damage the underlying metal, the continuous film forming process between the amorphous ITO film and the metal film is not performed. An object of the present invention is to propose a method and equipment for thin film deposition that can proceed.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 박막 증착방법은 기판 상에 H2를 첨가하여 비정질 ITO막을 형성하는 단계와; 상기 비정질 ITO막이 형성된 기판 상에 금속막을 적층 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The thin film deposition method according to the present invention for achieving the above object comprises the steps of forming an amorphous ITO film by adding H 2 on the substrate; And laminating a metal film on the substrate on which the amorphous ITO film is formed.
이때, 상기 비정질 ITO막과 금속막은 서로 다른 에천트를 사용하여 패턴하게 되며, 상기 비정질 ITO막의 패턴시 사용되는 에천트는 옥살산인 것을 특징으로 한다.In this case, the amorphous ITO film and the metal film are patterned using different etchant, and the etchant used for patterning the amorphous ITO film is oxalic acid.
상기 비정질 ITO막을 패턴한 후, 240 내지 350℃의 온도로 결정화하는 단계를 더욱 포함한다.After patterning the amorphous ITO film, and further comprising the step of crystallizing at a temperature of 240 to 350 ℃.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 박막 증착장비는 캐리어 상부 면에 안착된 기판이 투입되는 로더와; 상기 로더를 통과한 상기 기판을 예열하는 히팅 챔버와; 상기 히팅 챔버를 빠져나온 상기 기판 상부 표면에 비정질 ITO막과 금속막을 연속적으로 형성하는 증착 챔버와; 상기 결정질 ITO막과 금속막이 형성된 기판을 식히기 위한 쿨링 챔버와; 상기 쿨링 챔버를 통과한 기판을 이송하기 위한 언로더를 포함하는 것을 특징으로 한다.Thin film deposition apparatus according to the present invention for achieving the above object and the loader is placed on the substrate seated on the carrier upper surface; A heating chamber for preheating the substrate passing through the loader; A deposition chamber for continuously forming an amorphous ITO film and a metal film on the upper surface of the substrate exiting the heating chamber; A cooling chamber for cooling the substrate on which the crystalline ITO film and the metal film are formed; It characterized in that it comprises an unloader for transferring the substrate passed through the cooling chamber.
이때, 상기 비정질 ITO막의 증착 공정 시 H2를 첨가하는 것을 특징으로 한다.At this time, H 2 is added during the deposition process of the amorphous ITO film.
본 발명에서는 첫째, 비정질 ITO막과 금속막을 비연속 성막이 아닌 연속 성막으로 형성하는 것을 통해 증착 챔버의 수를 줄일 수 있어 생산성 향상 및 초기 투자비용의 절감 효과가 있다.In the present invention, first, the number of deposition chambers can be reduced by forming the amorphous ITO film and the metal film as a continuous film instead of a continuous film, thereby improving productivity and reducing initial investment costs.
둘째, 비정질 ITO 증착 공정시 H2를 첨가하는 것을 통해 비정질 ITO의 결정화 온도를 높일 수 있다.Second, the crystallization temperature of the amorphous ITO can be increased by adding H 2 in the amorphous ITO deposition process.
셋째, 비정질 ITO의 패턴 공정시 에천트로 옥살산을 이용하는 것을 통해 하부 메탈이 손상되는 것을 미연에 방지할 수 있고, 결정질 ITO에 비해 식각율이 좋아 공정 시간을 단축시킬 수 있다.Third, the use of oxalic acid as an etchant in the patterning process of amorphous ITO can prevent the lower metal from being damaged in advance, and the process time can be shortened because the etching rate is higher than that of crystalline ITO.
--- 실시예 ------ Example ---
본 발명에서는 비정질 ITO막의 증착 공정시 H2를 첨가하는 것을 통해, 비정질 ITO막과 금속막을 하나의 증착 챔버에서 연속적으로 형성할 수 있는 박막 증착방법 및 장비를 제공하는 것을 특징으로 한다.The present invention is characterized by providing a thin film deposition method and equipment that can form an amorphous ITO film and a metal film in one deposition chamber by adding H 2 in the deposition process of the amorphous ITO film.
도 4는 본 발명에 따른 인라인 방식으로 진행되는 제조 프로세스를 개략적으로 나타낸 공정 흐름도이고, 도 5는 기판 상에 비정질 ITO막과 금속막이 연속 성막된 상태를 개략적으로 나타낸 단면도이다.4 is a process flowchart schematically illustrating an inline manufacturing process according to the present invention, and FIG. 5 is a cross-sectional view schematically illustrating a state in which an amorphous ITO film and a metal film are continuously formed on a substrate.
도 4와 도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 인라인 방식으로 진행되는 박막 증착장비(200)는 캐리어(205) 상부 면에 안착된 기판(210)이 투입되는 로더(215)와, 상기 로더(215)를 통과한 기판(210)을 예열하는 히팅 챔버(220)와, 상기 히팅 챔버(220)를 빠져나온 기판(210) 상부 표면에 비정질 ITO막(250)과 금속막(260)을 연속적으로 형성하는 증착 챔버(230)와, 상기 비정질 ITO막(250)과 금속 막(260)이 형성된 기판(210)을 식히기 위한 쿨링 챔버(240)와, 상기 쿨링 챔버(240)를 통과한 기판(210)을 이송하기 위한 언로더(245)를 포함한다.As shown in FIG. 4 and FIG. 5, the thin
이때, 상기 히팅 챔버(220)는 서로 다른 온도에서 공정이 진행되는 제 1, 제 2 히팅 챔버(미도시)로 구분될 수 있다.In this case, the
도면으로 제시하지는 않았지만, 상기 증착 챔버(230)와 쿨링 챔버(240)의 사이 공간에는 상기 증착 챔버(230)를 통과한 기판(210) 상의 박막을 패턴하기 위한 식각 챔버(미도시)와, 기판(210) 상에 패턴을 형성하고 난 후 잔류하는 포토레지스트를 제거하기 위한 스트립 챔버(미도시) 등이 더욱 장착된다. 상기 증착 챔버(230), 식각 챔버, 스트립 챔버 등을 포함하여 프로세스 챔버라 한다. 상기 로더(215)와 언로더(245)를 제외한 다수의 챔버 사이 공간에는 진공분위기를 유지할 수 있도록 다수의 로드 락 챔버(225)가 더욱 장착된다.Although not shown in the drawings, an etching chamber (not shown) for patterning a thin film on the
상기 증착 챔버(230)는 비정질 ITO막(250)과 금속막(260)을 연속적으로 성막할 수 있는 하이브리브 방식의 스퍼터링 증착 장비가 이용된 것을 특징으로 한다. 일반적으로, 비정질 ITO 증착 시 캐리어 가스로 아르곤(Ar)을 이용하고 반응가스로O2를 이용하고 있다. 혹은, 캐리어 가스와 반응가스로 아르곤 가스 만을 이용하여 증착 공정을 실시할 수도 있다.The
상기 비정질 ITO의 결정화 온도가 대략 120℃에서 발생되는 데, 이러한 온도는 포토레지스트를 도포하고 경화시키기 위한 하드 베이킹 공정 온도(대략 140℃) 보다 낮은 온도에서 진행되기 때문에, 상온에서 비정질 ITO의 증착 공정이 진행된 다 하더라도 포토레지스트의 하드 베이킹 공정시 비정질 ITO의 결정화가 진행되는 문제가 있다.The crystallization temperature of the amorphous ITO is generated at approximately 120 ° C., which proceeds at a temperature lower than the hard baking process temperature (approximately 140 ° C.) for applying and curing the photoresist, so that the deposition process of amorphous ITO at room temperature Even if this proceeds, there is a problem that the crystallization of the amorphous ITO during the hard baking process of the photoresist proceeds.
따라서, 본 발명에서는 하이브리드 방식의 스퍼터링 증착 장비를 이용하여 비정질 ITO막(250)을 형성한 후, 140℃ 이상에서도 비정질 상태를 유지할 수 있도록 H2O 또는 H2를 첨가하는 것을 특징으로 한다. 이때, H2O 보다는 H2를 이용하는 것이 바람직하다.Therefore, in the present invention, after forming the
상기 H2O와 H2의 H는 비정질 ITO의 결정 성장을 방해하는 요소로 작용하여 결정화가 진행되는 것을 지연시켜 주는 기능을 한다. 따라서, 상기 비정질 ITO는 140℃ 이상의 고온에서도 결정화가 일어나지 않게 된다.The H of H 2 O and H 2 acts as a factor that interferes with the crystal growth of amorphous ITO to delay the progress of crystallization. Therefore, the amorphous ITO does not crystallize even at a high temperature of 140 ° C or higher.
그러나, H2O의 경우 진공 상태에서 공정이 진행되는 증착 장비 내부에서 진공도를 방해하는 요소로 작용하게 되므로, 금속막(260) 형성 시 비저항 값을 상승시키는 요인으로 작용할 수 있다.However, since H 2 O acts as a factor that hinders the degree of vacuum inside the deposition apparatus in which the process is performed in a vacuum state, the H 2 O may act as a factor of increasing the specific resistance value when the
즉, H2O는 비정질 ITO막(250)을 형성하고, 비정질 ITO막(250) 상부 표면에 금속막(260)을 연속 성막할 때 기판(210)의 상부 표면 또는, 기판(210)을 운송 및 지지하는 캐리어(205)의 상부 또는 하부 표면에 O 또는 OH가 부착된 상태로 각 챔버를 이동하게 된다.That is, H 2 O transports the upper surface of the
이러한 O는 비정질 ITO막(250)의 상부 표면에 금속막(260)을 증착하는 과정에서, 비정질 ITO막(250)과 금속막(260) 간의 경계 표면에서 뿐만 아니라 금속막(260)의 증착 공정시 O에 의한 금속 산화물의 형성으로 인해 금속막(260)의 전 부분에서의 비저항 값을 상승시키는 요인으로 작용하여 금속막(260)의 전기 전도도를 저하시키는 문제를 유발할 수 있다.The O is deposited on the upper surface of the
이에 반해, H2는 O가 없으므로 이러한 문제가 발생되지 않는 바, 비정질 ITO의 증착시 H2를 첨가하면 140℃ 이상에서도 비정질 ITO의 결정화를 방지할 수 있고, O에 의한 전기 전도도의 저하 없이 비정질 ITO막(250)과 금속막(260)을 연속 성막할 수 있는 장점이 있다.On the contrary, since H 2 does not have O, such a problem does not occur. When H 2 is added during deposition of amorphous ITO, crystallization of amorphous ITO can be prevented even at 140 ° C. or higher, and amorphous without deteriorating electrical conductivity by O. There is an advantage in that the
이러한 H2의 투입 여부와 증착 시간에 따라 비정질 ITO의 막두께와 비저항이 변화되며, 막두께가 두꺼워질 수록 즉, 증착 시간이 길어질 수록 비저항은 감소한다.The film thickness and specific resistance of the amorphous ITO change depending on whether H 2 is injected and the deposition time, and the resistivity decreases as the film thickness increases, that is, as the deposition time increases.
상기 비저항이 높다는 것은 양질의 도체가 아님을 뜻한다. 비저항은 대개 ρ로 나타내는데, 시료의 저항값(R)에 단면적(A)를 곱하고 길이(l)로 나눈 것과 같은 값이다. 즉 ρ=RA/l이다. 저항의 단위는 Ω이다.The high resistivity means that the conductor is not of good quality. The specific resistance is usually expressed by ρ, which is equal to the resistance value R of the sample multiplied by the cross-sectional area A and divided by the length l. Ρ = RA / l. The unit of resistance is Ω.
이때, 비정질 ITO막(250)의 두께는 비정질 ITO의 투과율과의 상관관계를 고려하여 조절해야 하는 바, 200 ~ 2000Å의 범위로 형성하는 것이 바람직하다. 또한, H2를 다량으로 공급할 경우 비저항이 높게 나타날 우려가 있으므로, H2의 공급량은 적정한 수준으로 조절하는 것이 바람직하다.At this time, the thickness of the
즉, H2는 비정질에서 결정질로의 상전이 온도를 높이게 되고, 다공성과 비정질화를 증가시키는 역할을 한다. 이러한 H2는 산소 공극을 차단하고 전하 이동도의 농도를 감소시킨다.That is, H 2 increases the phase transition temperature from amorphous to crystalline, and increases porosity and amorphousness. This H 2 blocks the oxygen pores and reduces the concentration of charge mobility.
특히, 상기 비정질 ITO막(250)은 결정질 ITO막(도 2의 150) 대비 식각율이 높아 생산성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다. 본 발명에서는 질산과 염산을 혼합한 혼합물 대신 옥살산(oxalic acid)을 이용하여 비정질 ITO막(250)을 패턴하는 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 비정질 ITO 대신 비정질 IZO가 이용될 수도 있다.In particular, the
상기 비정질 ITO막(250)을 질산과 염산을 혼합한 혼합물과 같은 강산으로 습식식각 공정을 진행할 경우 반응 속도가 너무 빨라 수 초 이내에 공정이 완료되어 버리기 때문에 식각율을 조절하는 것이 불가능하나, 옥살산을 이용할 경우 하부 메탈에 손상을 주지 않으면서 식각율을 제어하는 것이 가능하고, 결정질 ITO 대비 식각율이 좋아 공정 시간을 단축시킬 수 있는 장점이 있다.When wet etching the
즉, 본 발명에서는 포토레지스트의 하드 베이킹 공정을 진행하고 나서 옥살산을 이용한 습식식각 공정 단계까지도 비정질 ITO의 결정화를 방지할 수 있을 뿐만 아니라, H2를 첨가하는 것을 통해 금속막의 비저항을 상승시키는 문제없이 비연속이 아닌 연속 성막 공정을 진행할 수 있게 된다.That is, the present invention not only prevents the crystallization of amorphous ITO even after the hard baking process of the photoresist and wet etching process using oxalic acid, but also increases the specific resistance of the metal film by adding H 2 . It is possible to proceed a continuous film forming process that is not discontinuous.
특히, 상기 비정질 ITO막(250)은 결정질 ITO막에 비해 전기전도도가 낮으므로, 비정질 ITO막(250)과 금속막(260)을 연속 성막하고, 옥살산을 이용한 습식식각으로 패턴한 후에는 비정질 ITO막(250)을 240℃ 이상의 고온 공정으로 결정화시키는 단계를 진행한다.In particular, since the
이를 통해, 하나의 증착 챔버 내에 장착된 하이브리드 증착 장비를 통해 비 정질 ITO막(250)과 금속막(260)을 연속적으로 형성할 수 있게 되므로, 증착 챔버에 장착된 증착 장비의 수를 줄일 수 있고 이에 따라 클린룸의 면적을 축소 설계할 수 있게 된다.As a result, the
도 6은 본 발명에 따른 박막 증착방법을 공정 순서에 따라 나타낸 공정 순서도이다.6 is a process flowchart showing a thin film deposition method according to the present invention according to the process sequence.
도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 박막 증착 방법은 st1. 기판 상에 H2를 첨가하여 비정질 ITO막을 형성하는 단계. st2. 상기 비정질 ITO막이 형성된 기판 상에 금속막을 적층 형성하는 단계를 포함한다. 또한, st3. 상기 비정질 ITO막과 금속막이 차례로 적층 형성된 기판 상에 포토레지스트를 도포하는 단계. st4. 상기 포토레지스트를 소프트 베이킹 및 현상하는 단계. st5. 상기 포토레지스트를 하드 베이킹하는 단계. st6. 상기 금속막을 제 1 습식 식각 공정으로 패턴하는 단계. st7. 상기 금속막 하부로 노출된 상기 비정질 ITO막을 제 2 습식 식각 공정으로 패턴하는 단계를 통해 원하는 박막을 형성할 수 있다.As shown, the thin film deposition method according to the present invention is st1. Adding H 2 on the substrate to form an amorphous ITO film. st2. And laminating a metal film on the substrate on which the amorphous ITO film is formed. In addition, st3. Applying a photoresist on a substrate in which the amorphous ITO film and the metal film are sequentially stacked. st4. Soft baking and developing the photoresist. st5. Hard baking the photoresist. st6. Patterning the metal layer by a first wet etching process. st7. The desired thin film may be formed by patterning the amorphous ITO film exposed under the metal film by a second wet etching process.
도 7은 본 발명에 따른 비정질 ITO막의 소성 온도에 따른 결정화 경향성을 나타낸 그래프로, 보다 상세하게는 비정질 ITO 증착시 H2O를 첨가하고 X선 회절분석기(X-Ray Diffractometer)를 통해 측정한 실험 데이터이다.Figure 7 is a graph showing the crystallization tendency of the amorphous ITO film, the firing temperature according to the invention, more particularly, to test the addition of H 2 O when the amorphous ITO deposition was measured through X-ray diffraction (X-Ray Diffractometer) Data.
도시한 바와 같이, 온도에 변화를 주고, 비정질 ITO 증착시 H2O를 첨가하고 X-ray를 상이한 각도에서 조사하여 정반사되는 회절각(2θ)에 따른 강도를 나타낸 것이다. 상기 비정질 ITO막을 140℃ 이하, 보다 구체적으로는 30 ~ 120℃에서 형성 했을 때와, 160℃, 200℃, 240℃, 260℃, 350℃에서 측정된 값을 비교한 그래프이다.As shown, the intensity is changed according to the diffraction angle (2θ) that is reflected by changing the temperature and adding H 2 O during amorphous ITO deposition and irradiating X-rays at different angles. It is a graph comparing the value measured at 160 degreeC, 200 degreeC, 240 degreeC, 260 degreeC, and 350 degreeC when the said amorphous ITO membrane was formed at 140 degrees C or less, More specifically, 30-120 degreeC.
이때, 240℃에서부터 서서히 결정 피그가 발생되는 것을 알 수 있고, 260℃ 이상에서는 결정화가 완전히 진행된 것을 확인할 수 있다.At this time, it can be seen that the crystal pig is gradually generated from 240 ℃, it can be confirmed that the crystallization is completely progressed at 260 ℃ or more.
즉, 본 발명에서와 같이 비정질 ITO막을 증착하는 과정에서 H2O 또는 H2를 첨가할 경우 비정질 ITO막의 결정화 온도를 200 ~ 240℃ 까지 높일 수 있다.That is, when H 2 O or H 2 is added in the process of depositing the amorphous ITO film as in the present invention, the crystallization temperature of the amorphous ITO film may be increased to 200 to 240 ° C.
따라서, 본 발명에서는 비정질 ITO막과 금속막을 하나의 증착 챔버에서 연속 성막이 가능하게 되는 바, 초기 장비 투자비 및 클린룸 면적을 줄이는 것을 통해 생산성을 개선할 수 있게 된다.Therefore, in the present invention, since the amorphous ITO film and the metal film can be continuously formed in one deposition chamber, productivity can be improved by reducing the initial equipment investment cost and the clean room area.
지금까지, 본 발명의 실시예에서는 액정표시장치용 어레이 기판에 비정질 ITO막과 금속막을 연속 성막하는 것을 일 예로 설명하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 박막 증착공정을 통해 형성되는 대부분의 표시장치에 확대 적용할 수 있다는 것은 당업자에게 있어 자명한 사실일 것이다.Up to now, the embodiment of the present invention has been described as an example of the continuous deposition of an amorphous ITO film and a metal film on the array substrate for a liquid crystal display device, but is not limited to this, in most display devices formed through a thin film deposition process It will be apparent to those skilled in the art that the application can be extended.
따라서, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 정신 및 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변형 및 변경할 수 있다는 것은 자명한 사실일 것이다.Therefore, it will be apparent that the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications and changes can be made without departing from the spirit and spirit of the present invention.
도 1은 종래에 따른 액정표시장치를 개략적으로 나타낸 단면도.1 is a schematic cross-sectional view of a liquid crystal display according to the related art.
도 2는 인라인 방식으로 진행되는 제조 프로세스를 개략적으로 나타낸 공정 흐름도.2 is a process flow diagram schematically illustrating a manufacturing process in an inline manner.
도 3은 기판 상에 결정질 ITO막과 금속막이 비연속 성막된 상태를 개략적으 로 나타낸 단면도.3 is a cross-sectional view schematically showing a state in which a crystalline ITO film and a metal film are discontinuously formed on a substrate.
도 4는 본 발명에 따른 인라인 방식으로 진행되는 제조 프로세스를 개략적으로 나타낸 공정 흐름도.4 is a process flow diagram schematically illustrating a manufacturing process carried out in an inline manner according to the invention.
도 5는 기판 상에 비정질 ITO막과 금속막이 연속 성막된 상태를 개략적으로 나타낸 단면도.5 is a cross-sectional view schematically showing a state in which an amorphous ITO film and a metal film are continuously formed on a substrate.
도 6은 본 발명에 따른 박막 증착방법을 공정 순서에 따라 나타낸 공정 순서도.6 is a process flowchart showing a thin film deposition method according to the present invention according to the process sequence.
도 7은 본 발명에 따른 비정질 ITO막의 소성 온도에 따른 결정화 경향성을 나타낸 그래프.7 is a graph showing the crystallinity tendency according to the firing temperature of the amorphous ITO film according to the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Explanation of symbols for the main parts of the drawings *
200 : 박막 증착장비 205 : 캐리어200: thin film deposition equipment 205: carrier
210 : 기판 215 : 로더210: substrate 215: loader
220 : 히팅 챔버 225 : 로드 락 챔버220: heating chamber 225: load lock chamber
230 : 증착 챔버 240 : 쿨링 챔버230: deposition chamber 240: cooling chamber
245 : 언로더245: Unloader
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
WITN | Withdrawal due to no request for examination |