KR100562494B1 - 테이퍼된 프로파일 에칭 방법 - Google Patents
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Abstract
기판, 에칭 가능한 막 및 패턴이 형성된 마스크층을 가진 물품을 에칭하는 방법은 할로겐 함유 가스 및 불활성 가스를 포함하는 에천트 가스 혼합물에 상기 물품을 노출시키는 단계를 포함한다. 에칭 가능한 막과 마스크층 사이의 접촉 영역에 걸쳐 실질적으로 평탄한 에칭 프로파일이 형성된다. 본 방법은 평면-패널 디스플레이와 같은 물품의 소자를 제조할 때 특히 유용하다.
Description
본 발명은 일반적으로 연속적이고, 실질적으로 평탄한 에칭 프로파일을 형성하는 에칭 방법에 관한 것으로, 특히 할로겐 가스 및 불활성 가스의 에천트 가스 혼합물을 사용하여 에칭하는 방법에 관한 것이다.
종래 에칭 방법은 대개 기판 상에 에칭 가능한 막, 예를 들어 알루미늄 또는 비결정질 실리콘을 증착한 물품에 포토레지스트를 도포하는 단계를 포함한다. 포토레지스트는 선택적으로 노출 및 현상(develop)되어 에칭 가능한 막 상에 마스크층을 형성한다. 마스크층에 의해 커버되지 않은 막 부분은 에칭되어 에칭 가능한 막의 노출된 부분을 제거한다. 최종적으로, 마스크층은 예를 들어 용제에 의해 제거된다.
공지된 에칭 공정은 "습식" 에칭을 포함한다. 습식 에칭공정에서는 에칭될 물품이 불화수소산(HF)을 포함하는 용액과 같은 에칭 용액에 노출된다. 습식 에칭공정은 예를 들어 S. Ghandhi, VLSI Fabrication Principles(2d. Ed., John Wiley & Sons.Inc., New York, NY 1994), pp. 589-613에 기술되어 있다.
그러나, 습식 에칭 공정은 여러 단점을 가진다. 예를 들어, 각각의 물품이 처리된 후 에칭 용액을 바꾸는 것은 일반적으로 비실용적이며, 에칭 용액은 대개 매주 한번씩 교환된다. 결과적으로, 입자 및 잔류물이 에칭 용액에 축적된다. 이들 축적물은 시간이 지남에 따라 에칭량을 감소시키는 경향이 있다. 다른 문제점은 불균일성이다. 습식 에칭 공정은 물품의 전체 노출 표면상에서 노출된 에칭 가능한 막을 종종 균일하게 제거할 수 없으며, 특히 에칭 가능한 막의 언더컷이 일어날 수 있는 문제점을 가진다. 더욱이, 이러한 공정은 필수적인 에칭 탱크, 세정 탱크 및 건식 장치 등을 위해 상당한 영역을 필요로 한다. 최종적으로, 습식 에칭공정, 특히 강한 에천트 용액 및/또는 유기 용매를 사용하는 공정은 환경에 해가 되며 상당한 처리 문제를 발생시킨다.
건식 에칭 방법은 집적회로 제조 시 습식 에칭 방법에 관련한 여러 문제점을 피한다. 건식 에칭 방법은 예를 들어 전술한 간행물의 pp. 613-624에 개시되어 있다. 이러한 방법은 이온빔 에칭 및 스퍼터링 에칭과 같은 물리적인 건식 에칭 방법과 화학적인 건식 에칭 방법을 포함한다. 건식 에칭 방법은 대개는 보다 적은 화학약품들을 소량 이용하며, 용이하게 자동화될 수 있고, 처리 문제가 감소된다.
집적회로를 제조할 때, 사용된 에칭 공정이 에칭된 막에서 실질적으로 수직한 프로파일을 생성하는 것이 중요하다. 도 1 및 도 2는 종래의 건식 에칭 공정을 기술한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 기판(10), 에칭 가능한 막(12)(예를 들어, 알루미늄 막 또는 비결정질 실리콘 막) 및 패턴(16)이 형성된 마스크층(14)을 포함하는 물품이 에천트 가스에 노출된다. 선택적으로, 물품은 플라즈마 에칭될 수 있다. 마스크층(14)은 에칭 가능한 막(12)에 대해 제 1 에칭 각도 θ1을 형성하는 마스크 표면(18)을 가진다. 선택된 에칭 공정에 의해 에칭 가능한 막(12)의 노출된 부분이 제거된 후에, 에칭 가능한 막(12)의 표면(20)은 도 2에 도시된 바와 같이 기판(10)에 대해 제 2 에칭 각도 θ2를 형성한다. 표면(20)은 약 85°내지 90°, 바람직하게 약 90°의 각도 θ2를 형성하는 것이 바람직하다.
설명된 공정에서는 에칭 가능한 막(12)이 속도 RF로 에칭되며 마스크층(14)이 속도 RM으로 에칭된다. 두 속도의 비, 즉 RF/RM은 바람직하게는 실질적으로 1보다 크며, 대개는 약 4 내지 10이다. 마스크층(14)에 대한 막(12)의 고에칭률은 도 2에 도시된 바와 같이 막(12)에서 실질적으로 수직한 에칭 프로파일이 형성될 수 있게 한다.
그러나, 평면 패널 디스플레이(FPD)의 생산과 같은 다른 응용에서는 수직에 대하여 경사진 프로파일, 즉 테이퍼된 프로파일을 형성하는 것이 중요하다. 도 3에 도시된 바와 같이, 에칭 가능한 층(12)에서 약 15°내지 60°인 에칭각 θ2를 형성하는 것은 바람직하다. 이러한 테이퍼된 프로파일을 형성하기 위하여, 막(12) 및 마스크층(14)의 각각의 에칭률은 바람직하게 비율 RF/RM이 약 2 미만, 더욱 바람직하게는 약 1 내지 2가 되도록 거의 동일한 값인 것이 바람직하다.
문제점은 테이퍼된 프로파일을 제조할 때 발생한다. 예를 들어, 공지된 건식 에칭 기술을 사용하여 RF 대 RM의 적절한 낮은 비를 달성하는 것은 곤란하다. 특히, 에칭 가능한 막(12) 및 마스크층(14)이 만나는 접촉 영역(22)을 완전하게 에칭하는 것은 곤란하다. 이 곤란성은 알루미늄 막(12)의 경우의 알루미나(Al1O3) 또는 비결정질 실리콘막(12)의 경우의 실리콘 2산화물(SiO2)과 같이 막(12)의 표면 영역(24)에 존재할 수 있는 산화물의 존재 때문에 그리고/또는 마스크 잔류물의 존재 때문에 발생한다. 만일 접촉 영역(22)이 마스크(14) 및 막(12)보다 더 낮은 속도로 에칭된다면, 도 4에 도시된 바와 같이 접촉 영역(22)에 "리지(26)" 가 형성되며 연속적으로 테이퍼된 윤곽은 형성될 수 없다.
테이퍼된 에칭 프로파일을 제조하기 위한 공지된 공정에서는 염소기 에칭 화학물이 종종 사용된다. 예를 들어, 에칭 가능한 막(12)이 알루미늄 막일 때, 붕소 염화물(BCl3) 및 염소 가스(Cl2)가 사용된다. 초기에, BCl3은 노출된 알루미늄 막(12)의 표면 영역(24)으로부터 Al2O3 산화물을 제거한다. 이때, BCl3 및 Cl2의 혼합물은 알루미늄 막(12) 및 마스크(14)를 에칭하는데 사용된다. 그러나, 가스 혼합물은 막(12) 및 마스크(14)가 효율적으로 제거되도록 접촉 영역(22)으로부터 Al2O3을 제거하지 못한다. 이것은 리지(26)를 형성하여, 막(12) 및 마스크층(14) 전반에 걸쳐 평탄한 에칭 프로파일이 형성되는 것을 막는다.
다른 공지된 재료로 이루어진 막(12)을 에칭하기 위한 공정은 리지가 형성되는 문제점을 가진다. 막(12)이 비결정질 실리콘 막일 때, BCl3은 대개 노출된 실리콘 막(12)의 표면 영역(24)으로부터 실리콘 산화물을 제거한다. 이때, Cl2는 실리콘 막(12)을 에칭하는데 사용된다. 다시, Cl2는 막(12) 및 마스크층(14)을 제거하는 속도와 동일한 속도로 접촉 영역(22)으로부터 실리콘을 제거하지 못하여, 테이퍼된 윤곽이 쉽게 형성될 수 없다.
본 발명의 목적은 실질적으로 리지 및 다른 불규칙한 윤곽이 없는 연속적으로 테이퍼된 평탄한 에칭 프로파일을 가진 FPD와 같은 에칭된 물품을 제조할 수 있는 건식 에칭 방법을 제공하는데 있다.
일 태양에 있어서, 본 발명은 기판, 에칭 가능한 막 및 마스크층을 포함하는 물품을 에칭하는 방법에 관한 것이다. 본 방법은 마스크층에 패턴을 형성하고 할로겐 함유 가스 및 불활성 가스를 포함하는 에천트 가스 혼합물에 물품을 노출시키는 단계를 포함한다. 본 발명의 에천트 가스 혼합물을 사용함으로써, 에칭 프로파일은 에칭 가능한 막 및 마스크층 사이의 접촉 영역에 걸쳐 실질적으로 평탄한 에칭 프로파일이 형성된다.
본 발명의 실행은 다음과 같다. 에칭 프로파일은 기판에 대해 제 1각도 θ1을 형성하며 에칭 가능한 막을 가로지르는 제 1 세그먼트를 포함한다. 마스크층을 가로지르는 제 2 세그먼트는 상기 에칭 가능한 막에 대해 제 2 각도 θ2를 형성한다. 제 1 및 제 2 각도의 차는 약 15°미만이다. 막은 속도 RF로 에칭되고 마스크층은 속도 RM으로 에칭되며, 비율 RF/RM은 2보다 작거나 같고, 특히 약 1 내지 2이다.
에칭 가스 혼합물은 (a) 할로겐 함유 가스 또는 할로겐 함유 가스들의 혼합물과, (b) 불활성 가스 또는 이 불활성 가스의 혼합물을 포함한다.
본 발명의 에천트 가스 혼합물에 사용하기 위한 할로겐 함유 가스는 염소 함유 가스 및 불소 함유 가스를 포함한다. 할로겐 함유 가스는 염소 분자, 붕소 3염화물, 탄소 4염화물 또는 이들의 혼합물과 같은 염소 함유 가스일 수 있다.
본 발명의 에천트 가스 혼합물에 사용하기 위한 불활성 가스는 희(稀)가스, 보다 바람직하게는 헬륨, 아르곤, 크세논 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
할로겐 함유 가스 및 불활성 가스는 약 75:25 내지 40:60의 비율, 특히 약 70:30 내지 40:60 비율의 에천트 가스 혼합물로 존재한다. 에칭 단계는 약 5 내지 50 밀리토르의 압력 및 약 0.1 내지 2.0 W/cm2의 전력에서 실행된다.
본 방법은 특히 실질적으로 평탄한 에칭 프로파일을 형성하기 위하여 비결정질 실리콘 및 알루미늄과 같은 에칭 막에 사용할 수 있다. 마스크층은 중합성 포토레지스트층일 수 있다. 에천트 가스 혼합물은 산소를 더 포함할 수 있다.
다른 태양에 있어서, 본 발명은 기판, 에칭 가능한 막 및 마스크층을 포함하는 물품을 에칭하는 방법에 관한 것이다. 본 방법은 마스크층의 중합성 포토레지스트층에 패턴을 형성하는 단계와, 염소 함유 가스 및 희가스를 포함하는 에천트 가스 혼합물에 물품을 노출시키는 단계를 포함하여, 에칭 가능한 막과 마스크층 사이의 접촉 영역에 걸쳐 실질적으로 평탄한 에칭 프로파일이 형성된다.
본 발명의 다른 태양에 따르면, 에칭된 물품을 제조하는 방법은 기판 및 에칭 가능한 막을 가진 물품 상에 중합성 포토레지스트를 포함하는 마스크층을 형성하여 에칭 가능한 막과 마스크층 사이에 접촉 영역을 가진 물품을 형성하는 단계와, 마스크층을 선택적으로 노출 및 현상함으로써 마스크층에 패턴을 형성하는 단계와, 에칭 가능한 층에 패턴을 형성하기 위하여 염소 함유 가스 및 희가스를 포함하는 에천트 가스 혼합물에 물품을 노출시킴으로써 물품을 에칭하여 에칭 가능한 막과 마스크층 사이의 접촉 영역에 걸쳐 실질적으로 평탄한 에칭 프로파일이 형성되는 단계와, 마스크층을 제거하는 단계를 포함한다.
다른 태양에 있어서, 본 발명은 에칭된 물품을 형성하는 방법에 관한 것으로서, 기판 및 에칭 가능한 막을 가지는 물품 상에 중합성 포토레지스트를 가진 마스크층을 형성하여 에칭 가능한 막과 마스크층 사이에 접촉 영역을 가진 물품을 제조하는 단계를 포함한다. 마스크층을 선택적으로 노출 및 현상함으로써 마스크층에 패턴이 형성된다. 다른 단계는 에칭 가능한 막에 패턴을 형성하기 위하여 염소 함유 가스 및 희가스를 포함하는 에천트 가스 혼합물에 물품을 노출시킴으로써 물품을 에칭하여 에칭 가능한 막과 마스크층 사이의 접촉 영역에 걸쳐 실질적으로 평탄한 에칭 프로파일이 형성되는 단계와, 마스크층을 제거하는 단계를 포함한다.
다른 태양에 있어서, 본 발명은 전술한 방법에 의해 제조된 물품에 관한 것이다. 이 물품은 FPD의 소자일 수 있다.
본 발명의 부가적인 장점이 하기의 설명에서 제시될 것이고, 어느 정도는 그 설명으로부터 자명하거나, 본 발명의 원리에 의해 이해될 것이다. 본 발명의 장점이 청구범위에서 지시되는 수단 및 그 조합에 의해 실현되고 획득될 것이다.
아르곤, 다른 희가스 또는 이들의 배합물과 같은 불활성 가스를 할로겐 함유 에천트 가스의 성분으로서 사용하면, 실질적으로 평탄한 연속적인 에칭 프로파일이 형성된다. 따라서, 본 발명의 에천트 가스 혼합물은 비수직 에칭 프로파일을 필요로 하는, FPD와 같은 에칭된 물품을 제조하기에 특히 적합하다.
여기서 사용되는 용어 "에칭 가능한 막" 은 에천트 가스 혼합물에 노출됨으로써 에칭되며 에칭 공정의 완료 후에 물품의 노출되지 않은 영역에 그대로 존재하는 막을 나타낸다. 에칭가능한 막은 특히 적어도 부분적으로 산화되는 상부를 포함할 수 있다. 전형적인 에칭 가능한 막은 비결정질 실리콘 막 및 알루미늄 막을 포함한다.
여기서 사용되는 용어 "마스크층" 은 중합 가능한 포토레지스트 성분을 선택적으로 노출 및 현상함으로써 일반적으로 형성되는 패턴이 형성되며, 에칭 공정의 완료 후에 물품으로부터 완전히 제거되는 층을 나타낸다.
여기서 사용되는 용어 "에칭 프로파일" 은 에칭 공정의 완료 후에 에칭 가능한 하부층과 상부 마스크층에 의해 형성되는 단면 프로파일을 나타낸다. 에칭 프로파일은 기판에 대해 제 1 에칭각 θ1을 형성하는 에칭 가능한 막의 에지 상의 제 1 세그먼트와 에칭 가능한 층에 대해(그리고 기판에 대해) 제 2 에칭각 θ2를 형성하며 마스크층을 가로지르는 제 2세그먼트를 포함한다.
여기서 사용되는 용어 "접촉 영역" 은 에칭 가능한 막과 마스크층 사이의 접촉 평면을 나타낸다. 에칭 프로파일과 관련하여 사용될 때, 용어 "접촉 영역"은 특히 에칭 가능한 막이 마스크층과 접촉하는 에칭 프로파일 상의 접점을 나타낸다.
여기서 사용되는 용어 "실질적으로 평탄한" 에칭 프로파일은 접촉 영역에 실질적으로 리지와 같은 불연속 부분이 없는 에칭 프로파일이다. 특히, 전술한 제 1에칭각 θ1 및 제 2 에칭각 θ2는 사실상 다르지 않다. 예를 들어, 두 개의 에칭 각도의 차는 약 15°미만이다. 특히, 에칭각 θ1 및 θ2는 대략 동일할 수 있다.
본 발명에 따라 사용되는 에천트 가스 혼합물은 염소 함유 가스 또는 불소 함유 가스일 수 있는 할로겐 함유 가스를 포함한다. 에천트 가스 혼합물에 사용될 수 있는 특정 염소 함유 가스는 Cl2, BCl3, 탄소 4염화물(CCl4) 및 이들의 혼합물을 포함한다. 공지된 건식 에칭 공정에 사용되는 다른 공지된 염소 함유 가스가 사용될 수도 있다. 특정 염소 함유 가스 또는 이 염소 함유 가스의 혼합물의 선택은 에칭될 에칭 가능한 막의 형태와 같은 인자에 따른다.
할로겐 함유 가스 또는 이들의 혼합물 외에, 본 발명에 따라 사용되는 에천트 가스 혼합물은 적어도 하나의 불활성 가스를 포함한다. 불활성 가스는 희가스, 특히 헬륨(He), 아르곤(Ar) 또는 크세논(Xe)일 수 있다. 아르곤은 용이한 유용성 및 낮은 비용 때문에 유용하다. Ar/He 또는 Ar/Xe과 같은 희가스의 혼합물이 사용될 수도 있다.
할로겐 함유 가스 또는 가스들 및 불활성 가스 또는 가스들은 약 75:25 내지 40:60의 비로 본 발명의 에천트 가스 혼합물에 존재할 수 있다. 따라서, 본 발명의 에칭 공정 동안 불활성 가스 또는 불활성 가스의 혼합물의 유량은 전체 에천트 가스 유량의 약 30% 내지 60%로 변화한다.
일반적으로, 높은 불활성 가스 유량은 낮은 에칭율을 유발하나, 에칭 프로파일의 균일성을 높이며, 즉 제 1 및 제 2 에칭각 θ1 및 θ2 사이의 차를 작게 한다. 반대로, 낮은 불활성 가스 유량(즉, 높은 할로겐 함유 가스 유량)은 일반적으로 높은 에칭율을 제공하나, 제 1 및 제 2 에칭각 θ2 및 θ1 사이의 차를 크게 할 수 있다. 따라서, 더 낮은 불활성 가스 유량은 비록 불활성 가스를 포함하지 않는 공지된 에칭 가스 혼합물에 의해 형성된 에칭 프로파일보다 훨씬 더 평탄할지라도 약간 덜 평탄한 에칭 프로파일을 달성하는 경향이 있다. 적정 에칭율 및 에칭 프로파일 균일성은 할로겐 함유 가스 또는 가스들, 불황성 가스 또는 가스들의 선택 및 에칭 가스 혼합물의 각각의 성분의 상대 비율을 통해 선택될 수 있다.
에칭 가능한 막의 에칭 속도 RF가 마스크층의 에칭 속도 RM보다 상당히 커서 비율 RF/RM이 약 4 내지 10인 공지된 건식 에칭 공정과는 대조적으로, 본 발명에 의해 제공되는 대응하는 비는 약 2 미만, 바람직하게는 1 내지 2로 제한될 수 있다.
본 발명의 에칭 가스 혼합물은 FPD를 제조하는 공지된 에칭 공정을 포함하는 다양한 에칭 공정에 사용될 수 있다. 상기 공정중 한 공정은 마스크층을 형성하기 위하여 중합 가능한 포토레지스트를 사용할 수 있다. 포토레지스트를 현상한 후 에칭 가스 혼합물에 물품을 노출시키기 전에 마스크층의 초기 각도 θ1의 형성은 리플로우 단계에 의해 야기될 수 있다(즉 높은 온도, 대개는 약 120℃로 마스크층을 가열시킴으로써). UV 큐어링(curing)과 같은 다른 공지된 방법이 필요한 경우 사용될 수 있다.
FPD를 제조하는데 사용되는 수단을 포함하는 공지된 여러 에칭 장치는 본 발명의 에칭 방법을 실행하기 위해 이용될 수 있다. 본 발명의 에칭 방법을 실행하기 위해 특히 유용한 한 장치는 미국 캘리포니아 산타 클라라에서 제조되는 어플라이드 코마츠 테크놀로지(AKT)의 에처 1600 또는 AKT 에처 3500이다. 이 장치의 상세한 설명은 본 발명의 양수인에게 양도되고 참조로 여기에 통합되는 미국 출원번호 제 08/273,382 및 제 08/732,968호에 개시되어 있다.
본 발명에 따른 에칭 방법은 저 압력 및 고 전력 하에서 바람직하게 실행된다. 압력은 바람직하게는 약 5 내지 50 밀리토르, 더 바람직하게는 약 10 내지 15밀리토르이다. 바람직한 전력은 0.1 내지 2.0 W/cm2이고, 더 바람직하게는 0.2 내지 1.0 W/cm2이다. 에칭시간은 에칭될 층의 두께 및 조성물에 따라 변화할 것이다. 전형적인 에칭시간은 약 0.5 내지 5분이다. 예를 들어, 약 3000Å 두께를 가진 비결정질 실리콘 또는 알루미늄의 에칭 가능한 층은 전술한 압력 및 전력 조건에서 약 2분 동안 에칭될 수 있다.
본 발명의 방법은 다음과 같이 동작될 수 있다. 건식 에칭 방법에서 할로겐 함유 가스 및 불활성 가스를 포함하는 에천트 가스 혼합물을 사용함으로써, 에칭은 두 개의 독립 메커니즘, 할로겐 에칭 및 스퍼터링에 의해 발생한다. 바람직한 저압력 및 고 전력에서, 스퍼터링 메커니즘은 강화된다. 이 스퍼터링은 에칭 가능한 알루미늄층의 경우의 Al2O3 또는 에칭 가능한 비결정질 실리콘층의 경우의 SiO2와 같은 계면 재료뿐만 아니라 마스크 잔류물을 제거할 때에도 가스 에칭 혼합물의 효과를 향상시킨다. 결과적으로, 에칭 가능한 막과 마스크층 사이의 접촉 영역에서 "리지" 및 다른 불규칙 부분의 형성이 감소되어, 결과적인 에칭 프로파일은 실질적으로 접촉 영역에 걸쳐 평탄하고 이어져 있다.
도 5는 테이퍼된 마스크 표면(18) 및 테이퍼된 에칭 가능한 막 표면(20)이 대략 동일한 에칭각 θ1 및 θ2를 각각 형성하는, 본 발명의 방법에 따라 제조된 에칭된 물품을 도시한다. 에칭된 물품은 리지를 형성하지 않고 에칭 가능한 막(12)과 마스크층(14) 사이의 접촉 영역에 걸쳐 평탄한 적정 에칭 프로파일을 가진다.
언급한 바와 같이, 본 발명에 따른 에천트 가스 혼합물은 FPD를 제조하는데 사용되는 에칭 방법과 같은 공지된 에칭 방법에 사용될 수 있다. 본 발명의 에천트 가스 혼합물은 에천트 가스의 성분으로서 현재 산소를 사용하는 공정에서 산소와 결합되어 사용될 수 있다.
본 발명은 다음과 같은 제한적이지 않은 실시예에 의해 더 기술된다.
실시예 1: 알루미늄 막 에칭
물품은 유기 기판, 3000Å의 두께를 갖는 Al 막, 및 중합성 포토레지스트 마스크층을 포함하는 층들을 갖도록 준비된다. 상기 물품은 선택적으로 노출 및 현상되어 상기 마스크층 내에서 패턴을 생성한다. 현상 후에 상기 마스크층은 상기 하부의 Al 막에 대해 각각 45°의 각도 θ2를 형성한다.
상기 물품은 본 발명의 실시예에 따른 에천트 가스 혼합물을 사용하여 AKT 에처에 의해 에칭된다. 에천트 가스는 분당 155 표준 입방 센티미터(sccm)의 전체 가스 유량을 가지며, 다음과 같은 조성, 즉 70 sccm Ar, 20 sccm BCl3 및 65 sccm Cl2를 가진다. 이들 값은 용량 180 리터를 가진 챔버에서 사용되며 크거나 작은 챔버에 대해서는 조절된다. 예를 들어 Ar 유량은 챔버 용량의 리터당 약 0.4sccm일 수 있다. 유량은 에칭 공정 동안 일정하게 유지된다. 에칭 공정은 2분 동안 10 밀리토르의 압력 및 1W/cm2의 전력 밀도에서 실행된다.
에칭 단계의 완료 후에, 마스크-Al 층 접촉 영역에 걸친 에칭 프로파일은 평탄하며 45°의 에칭각도 θ1 및 θ2를 형성한다.
실시예 2: 비결정질 실리콘 막 에칭
물품은 유리 기판, 3000Å 두께를 가진 비결정질 실리콘 막, 및 중합성 포토레지스트 마스크층을 포함하는 층을 갖도록 준비된다. 물품은 마스크층에 패턴을 형성하기 위하여 선택적으로 노출 및 현상된다. 현상 후의 마스크층은 하부의 비결정질 실리콘 막에 대해 45°의 에칭각 θ2를 형성한다.
상기 물품은 본 발명의 에천트 가스 혼합물을 사용하여 AKT 에처에 의해 에칭된다. 에천트 가스는 전체 145sccm이며 다음과 같은 조성, 즉 70 sccm Ar 및 75 sccm Cl2를 가진다. 유량은 에칭 공정 동안 일정하게 유지된다. Ar에 대해 10 내지 1000sccm 및 Cl2에 대해 10 내지 500sccm의 유량이 사용될 수도 있다. 에칭 공정은 약 2분 동안 10 밀리토르의 압력 및 0.4W/cm2의 전력 밀도에서 실행된다. 약 0.1 W/cm2 내지 5W/cm2의 전력 밀도가 일반적으로 사용될 수 있다.
에칭 단계의 완료 후에, 마스크-실리콘층 접촉 영역에 대한 에칭 프로파일은 평탄하며 45°의 에칭각 θ1 및 θ2를 형성한다.
실시예 3: FPD 제조
물품은 유리 기판, 3000Å 두께를 가진 비결정질 실리콘 막 및 FPD에서 사용하기 위하여 패턴이 형성된 중합성 포토레지스트 마스크층으로 된 층을 포함하도록 준비된다. 물품은 실시예 2에서처럼 에칭되며, 그 다음에 상기 마스크층은 제거된다. 에칭된 물품은 FPD 제조에 사용하기에 적합하다.
따라서, 본 발명은 리지 및 다른 불규칙한 계면 없이 평탄한 에칭 프로파일을 제조하기 위한 개선된 방법을 제공한다. 본 방법은 전체 에칭 공정 동안 사용하기 위해 단지 하나의 에천트 가스 조성물을 필요로 하며, 비수직 에칭 프로파일을 필요로 하는 FPD와 같은 물품을 제조하는데 특히 유용하다.
본 발명은 바람직한 실시예에 의해 기술되었다. 그러나, 본 발명은 전술한 실시예에 의해 제한되지 않고 부가된 청구범위에 의해서 제한된다.
본 발명은 리지 및 다른 불규칙한 윤곽이 형성되지 않은 연속적으로 테이퍼된 평탄한 에칭 프로파일을 가진 FPD와 같은 에칭된 물품을 제조할 수 있는 효과를 가진다.
명세서에 포함되어 그 일부를 이루는 첨부된 도면은 본 발명을 개략적으로 도시하고, 명세서의 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하는 역할을 한다.
도 1 및 도 2는 사실상 수직한 에칭 프로파일이 에칭 가능한 막에서 형성되는 집적회로에 대한 종래 건식 에칭 방법을 도시하는데, 도 1은 에칭 공정 이전의 기판, 에칭 가능한 막 및 마스크층을 포함하는 물품의 단면도이며, 도 2는 에칭 공정 완료 후의 단면도이다. 이 도면에서 θ1은 에칭 가능한 막과 마스크층에 의해 형성된 에칭 각도이고, θ2는 기판과 에칭 가능한 막에 의해 형성된 에칭 각도이다.
도 3은 FPD를 제조하는데 필요한 에칭 프로파일을 나타낸 도면이다.
도 4는 원하는 평탄한 에칭 프로파일이 에칭 가능한 막과 마스크층 사이의 접촉 영역에 리지(ledge)를 형성함으로써 인터럽트 되는 종래 방법에 따라 제조된 테이퍼된 에칭 프로파일을 가진 에칭된 물품의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 테이퍼된 에칭 프로파일을 가진 에칭된 물품의 단면도로서, θ1 및 θ2가 대략 동일한, 평탄한 프로파일을 도시한다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10: 기판 12: 에칭 가능한 막
14: 마스크층 22: 접촉 영역
26: 리지
Claims (35)
- 기판, 에칭 가능한 막 및 마스크층을 포함하는 물품을 건식 에칭하는 방법으로서,상기 마스크층을 선택적으로 노출 및 현상함으로써 상기 마스크층에 패턴을 형성하는 단계;할로겐 함유 가스 및 불활성 가스를 포함하는 에천트 가스 혼합물에 상기 물품을 노출시키는 단계; 및5 내지 50 밀리토르의 압력에서 상기 에칭 가능한 막을 에칭하여 상기 기판에서 끝나며 상기 에칭 가능한 막과 상기 마스크층 사이의 접촉 영역에 걸쳐 실질적으로 평탄한 테이퍼된 에칭 프로파일을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 물품을 건식 에칭하는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 에칭 프로파일은 상기 기판에 대해 제 1 각도 θ1을 형성하며 상기 에칭 가능한 막을 가로지르는 제 1 세그먼트, 및 상기 에칭 가능한 막에 대해 제 2 각도 θ2를 형성하며 상기 마스크층을 가로지르는 제 2 세그먼트를 포함하며,상기 제 1 및 제 2 각도의 차는 15°미만인 것을 특징으로 하는 물품을 건식 에칭하는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 에천트 가스 혼합물은 적어도 부분적으로 플라즈마 형태인 것을 특징으로 하는 물품을 건식 에칭하는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 막은 속도 RF로 에칭되고 상기 마스크층은 속도 RM으로 에칭되며, 비율 RF/RM은 2보다 작거나 같은 것을 특징으로 하는 물품을 건식 에칭하는 방법.
- 제 4 항에 있어서, 상기 RF/RM은 1 내지 2인 것을 특징으로 하는 물품을 건식 에칭하는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 할로겐 함유 가스는 염소 함유 가스 또는 불소 함유 가스인 것을 특징으로 하는 물품을 건식 에칭하는 방법.
- 제 6 항에 있어서, 상기 염소 함유 가스는 염소 분자, 붕소 3염화물, 탄소 4염화물 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 물품을 건식 에칭하는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 불활성 가스는 희가스인 것을 특징으로 하는 물품을 건식 에칭하는 방법.
- 제 8 항에 있어서, 상기 희가스는 헬륨, 아르곤, 크세논 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 물품을 건식 에칭하는 방법.
- 제 8 항에 있어서, 상기 희가스는 아르곤인 것을 특징으로 하는 물품을 건식 에칭하는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 할로겐 함유 가스 및 상기 불활성 가스는 75:25 내지 40:60 범위를 갖는 비율로 존재하는 것을 특징으로 하는 물품을 건식 에칭하는 방법.
- 제 11 항에 있어서, 상기 비율은 70:30 내지 40:60의 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 물품을 건식 에칭하는 방법.
- 제 3 항에 있어서, 상기 에칭 단계는 0.1 내지 2.0 W/cm2의 전력에서 실행되는 것을 특징으로 하는 물품을 건식 에칭하는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 에칭 단계는 0.5 내지 5분의 시간 동안 실행되는 것을 특징으로 하는 물품을 건식 에칭하는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 에칭 가능한 막은 비결정질 실리콘 및 알루미늄으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 물품을 건식 에칭하는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 마스크층은 중합성 포토레지스트층인 것을 특징으로 하는 물품을 건식 에칭하는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 에천트 가스 혼합물은 산소를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 물품을 건식 에칭하는 방법.
- 유리 기판, 에칭 가능한 막 및 마스크층을 포함하는 물품을 건식 에칭함으로써 제조된 제품으로서, 상기 에칭은,상기 마스크층을 선택적으로 노출 및 현상함으로써 상기 마스크층에 패턴을 형성하는 단계;할로겐 함유 가스 및 불활성 가스를 포함하는 에천트 가스 혼합물에 상기 물품을 노출시키는 단계; 및상기 에칭 가능한 막과 상기 마스크층 사이의 접촉 영역에 걸쳐 실질적으로 평탄한 테이퍼된 에칭 프로파일을 갖는 에칭을 형성하는 단계를 포함하며,상기 에칭 가능한 막은 속도 RF로 에칭되고 상기 마스크층은 속도 RM으로 에칭되며, 비율 RF/RM은 2보다 작거나 같은 것을 특징으로 하는 건식 에칭에 의해 제조된 제품.
- 제 18 항에 있어서, 상기 제품은 평면 패널 디스플레이에 사용되는 것을 특징으로 하는 건식 에칭에 의해 제조된 제품.
- 기판, 에칭 가능한 막 및 마스크층을 포함하는 물품을 건식 에칭하는 방법으로서,상기 마스크층의 중합성 포토레지스트층에 패턴을 형성하는 단계;염소 함유 가스 및 희가스를 포함하는 에천트 가스 혼합물에 상기 물품을 노출시키는 단계; 및5 내지 50 밀리토르의 압력에서 상기 에칭 가능한 막을 에칭하여 상기 기판에서 끝나며 상기 에칭 가능한 막과 상기 마스크층 사이의 접촉 영역에 걸쳐 실질적으로 평탄한 테이퍼된 에칭 프로파일을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 물품을 건식 에칭하는 방법.
- 제 20 항에 있어서, 상기 에칭 프로파일은 상기 기판에 대해 제 1 각도 θ1을 형성하며 상기 에칭 가능한 막을 가로지르는 제 1 세그먼트, 및 상기 에칭 가능한 막에 대해 제 2 각도 θ2를 형성하며 상기 마스크층을 가로지르는 제 2 세그먼트를 포함하며,상기 제 1 및 제 2 각도의 차는 15°미만인 것을 특징으로 하는 물품을 건식 에칭하는 방법.
- 제 20 항에 있어서, 상기 막은 속도 RF로 에칭되고 상기 마스크층은 속도 RM으로 에칭되며, 비율 RF/RM은 2보다 작거나 같은 것을 특징으로 하는 물품을 건식 에칭하는 방법.
- 제 22 항에 있어서, 상기 RF/RM은 1 내지 2인 것을 특징으로 하는 물품을 건식 에칭하는 방법.
- 제 20항에 있어서, 상기 염소 함유 가스는 염소 분자, 붕소 3염화물, 탄소 4염화물 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 물품을 건식 에칭하는 방법.
- 제 20 항에 있어서, 상기 희가스는 헬륨, 아르곤, 크세논 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 물품을 건식 에칭하는 방법.
- 제 20항에 있어서, 상기 염소 함유 가스 및 상기 희가스는 75:25 내지 40:60의 비율로 존재하는 것을 특징으로 하는 물품을 건식 에칭하는 방법.
- 제 20 항에 있어서, 상기 에칭 가능한 막은 비결정질 실리콘 및 알루미늄으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 물품을 건식 에칭하는 방법.
- 유리 기판, 에칭 가능한 막 및 마스크층을 포함하는 물품을 건식 에칭함으로써 제조된 제품으로서, 상기 에칭은,상기 마스크층의 중합성 포토레지스트층에 패턴을 형성하는 단계;염소 함유 가스 및 희가스를 포함하는 에천트 가스 혼합물에 상기 물품을 노출시키는 단계; 및상기 기판에서 끝나며 상기 에칭 가능한 막과 상기 마스크층 사이의 접촉 영역에 걸쳐 실질적으로 평탄한 테이퍼된 에칭 프로파일을 갖는 에칭을 형성하는 단계를 포함하며,상기 막은 속도 RF로 에칭되고 상기 마스크층은 속도 RM으로 에칭되며, 비율 RF/RM은 2보다 작거나 같은 것을 특징으로 하는 건식 에칭에 의해 제조된 제품.
- 에칭된 물품을 제조하는 방법으로서,기판 및 에칭 가능한 막을 포함하는 물품 상에 중합성 포토레지스트를 포함하는 마스크층을 형성하는 단계;상기 에칭 가능한 막과 상기 마스크층 사이에 접촉 영역을 갖는 물품을 제조하는 단계;상기 마스크층을 선택적으로 노출 및 현상함으로써 상기 마스크층에 패턴을 형성하는 단계;5 내지 50 밀리토르의 압력에서 염소 함유 가스 및 희가스를 포함하는 에천트 가스 혼합물에 상기 물품을 노출시킴으로써 상기 물품을 건식 에칭하는 단계;상기 에칭 가능한 막에 상기 패턴을 형성하는 단계;상기 기판에서 끝나며 상기 에칭 가능한 막과 상기 마스크층 사이의 상기 접촉 영역에 걸쳐 실질적으로 평탄한 테이퍼된 에칭 프로파일을 갖는 에칭을 형성하는 단계; 및상기 마스크층을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 에칭된 물품을 제조하는 방법.
- 제 29 항에 있어서, 상기 막은 비율 RF로 에칭되며 상기 마스크층은 비율 RM로 에칭되어, 비율 RF/RM은 2보다 작거나 같은 것을 특징으로 하는 에칭된 물품을 제조하는 방법.
- 제 30 항에 있어서, 상기 RF/RM은 1 내지 2인 것을 특징으로 하는 에칭된 물품을 제조하는 방법.
- 제 29 항에 있어서, 상기 염소 함유 가스는 염소 분자, 붕소 3염화물, 탄소 4염화물 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 에칭된 물품을 제조하는 방법.
- 제 29 항에 있어서, 상기 희가스는 헬륨, 아르곤, 크세논 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 에칭된 물품을 제조하는 방법.
- 제 29 항에 있어서, 상기 염소 함유 가스 및 상기 희가스는 75:25 내지 40:60의 비율로 존재하는 것을 특징으로 하는 에칭된 물품을 제조하는 방법.
- 물품을 건식 에칭함으로써 제조된 제품으로서, 상기 에칭은,유리 기판 및 에칭 가능한 막을 포함하는 물품 상에 중합성 포토레지스트를 포함하는 마스크층을 형성하는 단계;상기 에칭 가능한 막과 상기 마스크층 사이에 접촉 영역을 형성하는 단계;상기 마스크층을 선택적으로 노출 및 현상함으로써 상기 마스크층에 패턴을 형성하는 단계;염소 함유 가스 및 희가스를 포함하는 에천트 가스 혼합물로 상기 물품을 건식 에칭하는 단계;상기 에칭 가능한 막에 상기 패턴을 형성하는 단계;상기 기판에서 끝나며 상기 에칭 가능한 막과 상기 마스크층 사이의 상기 접촉 영역에 걸쳐 실질적으로 평탄한 테이퍼된 에칭 프로파일을 갖는 에칭을 형성하는 단계; 및상기 마스크층을 제거하는 단계를 포함하며,상기 막은 속도 RF로 에칭되고 상기 마스크층은 속도 RM으로 에칭되며, 비율RF/RM은 2보다 작거나 같은 것을 특징으로 하는 건식 에칭에 의해 제조된 제품.
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