JP2011129870A - 薄膜トランジスタ製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】薄膜トランジスタ製造装置を提供する。
【解決手段】基板上に非晶質シリコンを蒸着する第１マルチチャンバと、前記基板上に電極を形成する第２マルチチャンバと、前記第１マルチチャンバと前記第２マルチチャンバとの間に位置するローディング／アンローディングチャンバと、を含み、前記ローディング／アンローディングチャンバは、基板ホルダ及び電源電圧印加部を含むことを特徴とする薄膜トランジスタ製造装置。
【選択図】図１Ｂ

Description

本発明は、薄膜トランジスタ製造装置に関する。

平板表示装置（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ ｄｉｓｐｌａｙ ｄｅｖｉｃｅ）は、軽量及び薄型などの特性を有するため、陰極線管表示装置（Ｃａｔｈｏｄｅ−ｒａｙ
Ｔｕｂｅ ｄｉｓｐｌａｙ ｄｅｖｉｃｅ）に代替される表示装置として用いられる。このような平板表示装置の代表的な例として、液晶表示装置（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ
Ｄｉｓｐｌａｙ ｄｅｖｉｃｅ; ＬＣＤ）と有機電界発光表示装置（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ
ｄｉｓｐｌａｙ ｄｅｖｉｃｅ; ＯＬＥＤ）が知られている。特に有機電界発光表示装置は、液晶表示装置に比べて輝度特性及び視野角特性が優れているため、バックライト（Ｂａｃｋｌｉｇｈｔ）を必要とせず、超薄型を実現することができる長所を有する。

このような有機電界発光表示装置は、有機薄膜において陰極（Ｃａｔｈｏｄｅ）と陽極（Ａｎｏｄｅ）から注入された電子と正孔とが再結合して励起子を形成し、この励起子からのエネルギーによって特定波長の光が発生する現象を利用した表示装置である。

上記有機電界発光表示装置は、駆動方法によって受動駆動（Ｐａｓｓｉｖｅ ｍａｔｒｉｘ）方式と能動駆動（Ａｃｔｉｖｅ
ｍａｔｒｉｘ）方式とに分類される。上記能動駆動方式の有機電界発光表示装置は、上記有機薄膜を含む有機電界発光ダイオードを駆動するために２つの薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ
Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ; ＴＦＴ）が形成される。すなわち、上記有機電界発光ダイオードに駆動電流を印加するための駆動トランジスタ及び上記駆動トランジスタにデータ信号を伝達して上記駆動トランジスタのオン／オフを決定するスイッチングトランジスタが形成される。しかし、これら２つのトランジスタが形成されるために、能動駆動方式の有機電界発光表示装置は、受動駆動方式の有機電界発光表示装置に比べて製造が複雑であるという短所があった。

しかし、上記受動駆動方式の有機電界発光表示装置は、解像度、駆動電圧の上昇、材料寿命の低下などの問題点で低解像度及び小型ディスプレイの応用分野に制限される。これに対し、上記能動駆動方式の有機電界発光表示装置は、表示領域の各画素に位置するスイッチングトランジスタ及び駆動トランジスタを用いて供給される所定の電流により安定的な輝度を示すことができ、さらに電力消耗も少ないため、高解像度や大型ディスプレイを実現することができるという長所を有する。

通常、上記スイッチングトランジスタ及び駆動トランジスタのような薄膜トランジスタは、半導体層、上記半導体層の一側に位置し、上記半導体層を通る電流の流れを制御するゲート電極、及び上記半導体層の両端部にそれぞれ接続されて上記半導体層により所定電流を移動させるソース電極及びドレイン電極を含む。上記半導体層は、多結晶シリコン（ｐｏｌｙｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｓｉｌｉｃｏｎ; ｐｏｌｙ-ｓｉ）または非晶質シリコン（ａｍｏｒｐｈｏｕｓ
ｓｉｌｉｃｏｎ; ａ-ｓｉ）で形成され得るが、上記多結晶シリコンの電子移動度が非晶質シリコンの電子移動度よりも高いため、現在は多結晶シリコンが主に用いられる。

ここで、上記多結晶シリコンからなる半導体層を形成する方法は、基板上に非晶質シリコン層を形成し、固相結晶化法（Ｓｏｌｉｄ Ｐｈａｓｅ Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ: ＳＰＣ）、急速熱処理方法（Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎｎｅａｌｉｎｇ: ＲＴＡ）、金属誘導結晶化法（Ｍｅｔａｌ
Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ: ＭＩＣ）、金属誘導側面結晶化法（Ｍｅｔａｌ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｌａｔｅｒａｌ
Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ: ＭＩＬＣ）、エキシマレーザアニーリング（Ｅｘｃｉｍｅｒ Ｌａｓｅｒ Ａｎｎｅａｌｉｎｇ: ＥＬＡ）結晶化法、及び順次側面固相（Ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌ Ｌａｔｅｒａｌ Ｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ: ＳＬＳ）結晶化法のうちのいずれか１つを用いて結晶化する方法が主に用いられる。

大韓民国出願公開第２００５−７３０７６号明細書

ここで、上記のような薄膜トランジスタを製造するための製造装置は、通常の工程効率を向上させ、ゲート電極、非晶質シリコン及びソース／ドレイン電極などが外部空気に接触されて腐食または特性変化をすることを防止するために、複数の工程チャンバから成るマルチチャンバを用いて各段階を行う。このような複数のマルチチャンバを含む薄膜トランジスタは、基板上に非晶質シリコンを蒸着した後、該非晶質シリコンが形成された基板を別途のマルチチャンバまたは工程チャンバに移送し、該非晶質シリコンを多結晶シリコンに結晶化し、多結晶シリコンが形成された基板を再び移送して絶縁膜及び電極を形成する。このため、連続的な環境変化による特性の偏差及び基板移送による変形が生じ、工程時間を短縮するのに制限があるという問題があった。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、基板上に蒸着された非晶質シリコンを結晶化する方法を改善し、全体の工程チャンバ数を低減させることが可能な、新規かつ改良された薄膜トランジスタ製造装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、基板上に非晶質シリコンを蒸着する第１マルチチャンバと、前記基板上に電極を形成する第２マルチチャンバと、前記第１マルチチャンバと前記第２マルチチャンバとの間に位置するローディング／アンローディングチャンバと、を含み、前記ローディング／アンローディングチャンバは、基板ホルダ及び電源電圧印加部を含むことを特徴とする薄膜トランジスタ製造装置が提供される。

また、前記基板ホルダは、基板が載置される基板支持台と、前記基板支持台を上昇または下降させるホルダ移送部と、前記ホルダ移送部を制御するホルダ駆動部と、を含んでもよい。

また、前記基板支持台は、前記基板を固定させる固定手段をさらに含んでもよい。

また、前記固定手段は、真空ポンプに接続された１つまたは複数の真空ホールであってもよい。

また、前記基板支持台の側面に位置し、基板を整列させるアラインメント手段をさらに含んでもよい。

また、前記基板支持台は、基板の大きさを検知するための１つまたは複数のセンサをさらに含んでもよい。

また、前記電源電圧印加部は、第１電極と、第２電極と、前記第１電極及び前記第２電極に互いに異なる極性の電源電圧を印加する電源電圧源と、を含んでもよい。

また、前記電源電圧印加部は、前記第１電極と前記第２電極との間の距離を調節する制御部をさらに含んでもよい。

また、前記電源電圧印加部は、前記第１電極を移動させる第１電極移送部と、前記第２電極を移動させる第２電極移送部と、前記第１電極移送部及び前記第２電極移送部の移動経路が設けられた移動ガイドをさらに含んでもよい。

また、前記移動ガイドは、前記第１電極移送部の移動経路が設けられた第１移動ガイド及び前記第２電極移送部の移動経路が設けられた第２移動ガイドを含み、前記第１移動ガイドと前記第２移動ガイドとは所定距離離隔されていてもよい。

また、前記第１移動ガイド及び前記第２移動ガイドは、前記移動ガイドの長手方向に形成されたガイドホールを含み、前記第１電極移送部及び前記第２電極移送部は、前記ガイドホームに対応するよう形成された突出部を含んでもよい。

また、前記第２マルチチャンバは、スパッタリング工程を行なう工程チャンバを含んでもよい。

また、前記薄膜トランジスタ製造装置は、前記第１マルチチャンバと前記ローディング／アンローディングチャンバとの間及び前記ローディング／アンローディングチャンバと前記第２マルチチャンバとの間に位置するゲートバルブをさらに含んでもよい。

以上説明したように本発明によれば、基板上に蒸着された非晶質シリコンを結晶化する方法を改善し、全体の工程チャンバ数を低減させることができる。

本発明の実施形態に係る薄膜トランジスタ製造装置の一部を示す模式図である。 図１の切断線Ｉ−Ｉ’による断面図である。 本発明の実施形態に係る薄膜トランジスタ製造装置の第１マルチチャンバと第２マルチチャンバとの間に位置するローディング／アンローディングチャンバを示す斜視図である。 図２Ａの切断線Ａ−Ａ’による断面図である。 図２Ａの切断線Ｂ−Ｂ’による断面図である。

以下、添付した図面を参照して、本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。しかしながら、本発明は、以下で説明する実施形態に限定されるわけではなく、他の形態で具体化することができる。したがって、以下に開示される実施形態は発明の開示を完全なものとすると共に、当業者に本発明の思想を十分に伝えるために提供されるものである。なお、説明の都合上、図面において、層及び領域の厚みは誇張されており、図示する形態が実際とは異なる場合がある。明細書の全体において同一の参照番号は、同一の構成要素を示す。

本実施形態は、基板上に非晶質シリコンを蒸着する第１マルチチャンバと基板上に電極を形成するための第２マルチチャンバとの間に位置するローディング／アンローディングチャンバを、真空状態でない結晶化装置として用いることで、全体の工程チャンバ数を低減することを特徴とする。

特許文献１は、非晶質シリコン薄膜に所定電源電圧を印加して発生するジュール加熱による高熱を用いて上記非晶質シリコン薄膜を多結晶シリコン薄膜に結晶化することで、工程チャンバを真空状態にしなくても結晶化工程を行うことのできる結晶化方法が開示されている。

そこで、本発明は、基板上に非晶質シリコンを蒸着するための第１マルチチャンバと上記基板上に電極を形成するための第２マルチチャンバとの間に位置するローディング／アンローディングチャンバで、上記ジュール加熱による結晶化工程が行われるようにし、全体の工程チャンバ数を低減させる。

＜実施形態＞
図１Ａは本発明の実施形態に係る薄膜トランジスタ製造装置の一部を示す模式図であり、図１Ｂは図１Ａの切断線Ｉ−Ｉ’による断面図である。

図１Ａ及び図１Ｂに示すように、本発明の実施形態に係る薄膜トランジスタ製造装置は、複数の第１工程チャンバ１１０を含む第１マルチチャンバ１００と、複数の第２工程チャンバ２１０を含む第２マルチチャンバ２００と、第１マルチチャンバ１００と第２マルチチャンバ２００との間に位置するローディング／アンローディングチャンバ３００と、を含む。

第１マルチチャンバ１００は、基板（図示せず）上に非晶質シリコンを蒸着するものであり、複数の第１工程チャンバ１１０及び基板を複数の第１工程チャンバ１１０に搬入／搬出するための第１ロボットアーム１２５が位置する第１搬送チャンバ１２０を含む。ここで、複数の第１工程チャンバ１１０は、基板上に非晶質シリコンを蒸着させるために基板を支持する支持チャック１１１と、蒸着物質を噴射する複数の噴射ノズル１１３が形成されたシャワーヘッド１１２と、を含み、非晶質シリコン蒸着工程を行う。

第２マルチチャンバ２００は、基板上に電極を形成させるものであって、複数の第２工程チャンバ２１０と、基板を複数の第２工程チャンバ２１０に搬入／搬出する第２ロボットアーム２２５が位置する第２搬送チャンバ２２０を含む。ここで、複数の第２工程チャンバ２１０は、ターゲット２１１、電圧源２３０に接続される第１電極２１２ａを含むターゲットホルダ２１２、基準電圧に接続される第２電極２２１を含む支持台２２０、及びターゲットホルダ２１２背面に位置する磁石組立体２４０を含んでスパッタリング工程を介して電極層を形成する。

ここで、第１搬送チャンバ１２０と第１工程チャンバ１１０との間及び第２搬送チャンバ２２０と第２工程チャンバ２１０との間には、第１工程チャンバ１１０及び第２工程チャンバ２１０が工程を行う間に真空状態が維持できるように、ゲートバルブ（図示せず）を含む搬出入口４１０、４４０が位置する。

ローディング／アンローディングチャンバ３００は、第１マルチチャンバ１００から搬出される基板上に蒸着された非晶質シリコンを多結晶シリコンに結晶化させた後、多結晶シリコンが形成された基板を第２マルチチャンバ２００に搬入するものである。ローディング／アンローディングチャンバ３００は、内部の下側に基板ホルダ３１０が位置し、内部の上側に互いに異なる極性を有する第１電極３２１と第２電極３２２とを含む電源電圧印加部３２０が位置する。

ここで、第１マルチチャンバ１００及び第２マルチチャンバ２００とローディング／アンローディングチャンバ３００との間には、第１マルチチャンバ１００及び第２マルチチャンバ２００が工程を行う間に真空状態が維持できるように、ゲートバルブを含む搬出入口４２０、４３０が位置する。

図２Ａは本発明の実施形態に係る薄膜トランジスタ製造装置の第１マルチチャンバ１００と第２マルチチャンバ２００との間に位置するローディング／アンローディングチャンバ３００を示す斜視図である。図２Ｂは図２Ａの切断線Ａ−Ａ’による断面図である。図２Ｃは切断線図２ＡのＢ−Ｂ’による断面図である。

図２Ａ〜図２Ｃを参照し、本発明の実施形態に係る薄膜トランジスタ製造装置のローディング／アンローディングチャンバ３００をより詳しく説明する。ローディング／アンローディングチャンバ３００内部の下側に位置する基板ホルダ３１０は、ローディング／アンローディングチャンバ３００の内側に搬入された基板を支持し、電源電圧印加部３２０により電源電圧が印加される位置に該基板を移動させて、基板上に蒸着された非晶質シリコンの結晶化工程が行われるようにする。基板ホルダ３１０は、基板が載置される基板支持台３１１、該基板支持台３１１を上昇または下降させるためのホルダ移送部３１２及び該ホルダ移送部３１２を制御するためのホルダ駆動部３１３を含む。

基板支持台３１１は、載置された基板を固定するための固定手段を含む。例えば、固定手段として、基板と基板支持台３１１との間の空気を排出させて基板を基板支持台３１１に密着させる１つまたは複数の真空ホール３１１ａを形成してもよい。かかる１つまたは複数の真空ホール３１１ａは、真空配管３４５により真空ポンプ３４０に接続され、１つまたは複数の真空ホール３１１ａを介して基板と基板支持台３１１との間に存在する空気を強制排気させることによって、基板を基板支持台３１１に密着固定させることができる。

また、基板支持台３１１は、基板を整列させるアラインメント手段３１１ｂ及び基板の大きさを検知する複数のセンサ３１１ｃを含む。アラインメント手段３１１ｂは、基板支持台３１１の側面に位置し、基板支持台３１１からはみ出した基板を基板支持台３１１の内側に押し込む手段とすることができる。

電源電圧印加部３２０は、基板の導電性薄膜に所定電源電圧を印加し、基板に形成された非晶質シリコンの結晶化を行う。電源電圧印加部３２０は、第１電極３２１、第２電極３２２、及び上記第１電極３２１と第２電極３２２に互いに異なる極性の電源電圧を印加するための電源電圧源３３０を含む。

そこで、電源電圧印加部３２０は搬入される基板の大きさとは関係なく、基板の正確な位置に所定電源電圧が印加されることができるように、第１電極３２１と第２電極３２２との間の距離を調節するための制御部３６０及び該制御部３６０により調節される第１電極３２１と第２電極３２２の移動経路が形成された移動ガイド３２３をさらに含むことができる。

また、電源電圧印加部３２０は、第１電極３２１及び第２電極３２２の移動及び整列を容易に調節するために、第１電極３２１と移動ガイド３２３との間に結合され、制御部３６０の制御により第１電極３２１を移動させる第１電極移送部３５１と、第２電極３２２と移動ガイド３２３との間に結合され、制御部３６０の制御により第２電極３２２を移動させるための第２電極移送部３５２と、をさらに含むことができる。

ここで、上記移動ガイド３２３は、第１電極移送部３５１の移動経路が形成された第１移動ガイド３２３ａ及び第２電極移送部３５２の移動経路が形成された第２移動ガイド３２３ｂと、をそれぞれ含む。なお、第１電極３２１と第２電極３２２との衝突を防止させるために、第１移動ガイド３２３ａと第２移動ガイド３２３ｂは所定距離離隔させていることが好ましい。

また、第１移動ガイド３２３ａ及び第２移動ガイド３２３ｂは、同一方向に所定の長さを有し、第１電極３２１及び第２電極３２２を同一方向に移動させることで、第１電極３２１及び第２電極３２２の位置をより容易に調節できるようにする。

本発明の実施形態に係る薄膜トランジスタ製造装置のローディング／アンローディングチャンバ３００は、第１移動ガイド３２３ａと第１電極移送部３５１との間及び第２移動ガイド３２３ｂと第２電極移送部３５２との間をさらに堅く結合させるために、第１移動ガイド３２３ａ及び第２移動ガイド３２３ｂにＹ方向に所定の長さを有するガイドホール３２３ｃを形成し、第１電極移送部３５１及び第２電極移送部３５２にガイドホール３２３ｃに対応する突出部３５１ａを形成することもできる。

上記本発明の実施形態に係る薄膜トランジスタ製造装置によれば、別途の工程チャンバまたはマルチチャンバを使用せず、第１マルチチャンバで蒸着された非晶質シリコンを多結晶シリコンに結晶化した後、電極を形成するための第２マルチチャンバに搬入することで、全体の工程チャンバ数を低減させて連続的な環境変化による特性の偏差を最小化し、製造工程効率を向上させることができる。具体的には、基板上に非晶質シリコンを蒸着するために複数の第１工程チャンバを含む第１マルチチャンバと基板上に電極を形成するために複数の第２工程チャンバを含む第２マルチチャンバとの間に位置するローディング／アンローディングチャンバを、ジュール熱を利用した結晶化装置として用いることで、第１マルチチャンバで蒸着された非晶質シリコンを別途のマルチチャンバまたは工程チャンバなしに多結晶シリコンに結晶化した後に、電極形成のための第２マルチチャンバに移送するため、全体の工程チャンバ数を低減させることができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１００ 第１マルチチャンバ
１１０ 第１工程チャンバ
２００ 第２マルチチャンバ
２１０ 第２工程チャンバ
３００ ローディング／アンローディングチャンバ
３１０ 基板ホルダ
３２０ 電源電圧印加部

Claims (13)

1. 基板上に非晶質シリコンを蒸着する第１マルチチャンバと、
   前記基板上に電極を形成する第２マルチチャンバと、
   前記第１マルチチャンバと前記第２マルチチャンバとの間に位置するローディング／アンローディングチャンバと、
   を含み、
   前記ローディング／アンローディングチャンバは、基板ホルダ及び電源電圧印加部を含むことを特徴とする薄膜トランジスタ製造装置。
2. 前記基板ホルダは、基板が載置される基板支持台と、前記基板支持台を上昇または下降させるホルダ移送部と、前記ホルダ移送部を制御するホルダ駆動部と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の薄膜トランジスタ製造装置。
3. 前記基板支持台は、前記基板を固定させる固定手段をさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の薄膜トランジスタ製造装置。
4. 前記固定手段は、真空ポンプに接続された１つまたは複数の真空ホールであることを特徴とする請求項３に記載の薄膜トランジスタ製造装置。
5. 前記基板支持台の側面に位置し、基板を整列させるアラインメント手段をさらに含むことを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタ製造装置。
6. 前記基板支持台は、基板の大きさを検知するための１つまたは複数のセンサをさらに含むことを特徴とする請求項２から５のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタ製造装置。
7. 前記電源電圧印加部は、第１電極と、第２電極と、前記第１電極及び前記第２電極に互いに異なる極性の電源電圧を印加する電源電圧源と、を含むことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタの製造装置。
8. 前記電源電圧印加部は、前記第１電極と前記第２電極との間の距離を調節する制御部をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の薄膜トランジスタ製造装置。
9. 前記電源電圧印加部は、前記第１電極を移動させる第１電極移送部と、前記第２電極を移動させる第２電極移送部と、前記第１電極移送部及び前記第２電極移送部の移動経路が設けられた移動ガイドをさらに含むことを特徴とする請求項７又は８に記載の薄膜トランジスタ製造装置。
10. 前記移動ガイドは、前記第１電極移送部の移動経路が設けられた第１移動ガイド及び前記第２電極移送部の移動経路が設けられた第２移動ガイドを含み、
    前記第１移動ガイドと前記第２移動ガイドとは所定距離離隔されていることを特徴とする請求項９に記載の薄膜トランジスタ製造装置。
11. 前記第１移動ガイド及び前記第２移動ガイドは、前記移動ガイドの長手方向に形成されたガイドホールを含み、
    前記第１電極移送部及び前記第２電極移送部は、前記ガイドホームに対応するよう形成された突出部を含むことを特徴とする請求項１０に記載の薄膜トランジスタ製造装置。
12. 前記第２マルチチャンバは、スパッタリング工程を行なう工程チャンバを含むことを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタ製造装置。
13. 前記薄膜トランジスタ製造装置は、
    前記第１マルチチャンバと前記ローディング／アンローディングチャンバとの間及び前記ローディング／アンローディングチャンバと前記第２マルチチャンバとの間に位置するゲートバルブをさらに含むことを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタ製造装置。
    
    
    

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