KR100603356B1 - 박막 트랜지스터의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 박막 트랜지스터의 제조에 있어서 탄소 잔류물에 의한 불량률을 낮추는 것을 목적으로 하며, 상기 목적을 달성하기 위하여, 기판 상에 형성되는 박막 트랜지스터의 제조방법에 있어서, 상기 기판을 오존수로 세정하는 제 1 세정 단계 및 상기 기판상의 탄소 잔류물을 제거하는 제 2 세정 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터의 제조방법을 제공한다.
Description
도 1은 그룹 형 탄소 잔류물(group type grave)를 도시하는 사진.
도 2는 세퍼레이션 형 탄소 잔류물(separation type grave)을 도시하는 사진.
도 3은 상기 도 2의 세퍼레이션 형 탄소 잔류물을 확대하여 도시하는 사진.
도 4는 상기 세퍼레이션 형 탄소 잔류물의 단면을 도시하는 사진.
도 5은 탄소 잔류물에 의한 불량 발생율을 도시하는 그래프.
도 6은 상기 세퍼레이션 형 탄소 잔류물의 성분을 EDS(energy dispersive spectroscopy)를 통해 분석한 결과를 도시하는 그래프.
도 7 및 도 8은 탄소 잔류물들이 발생한 기판들이 속한 lot의 평면도로서, O3/HF 세정시 각각 그룹형 탄소 잔류물들과 세퍼레이션형 탄소 잔류물들이 일정 위치에만 발생하는 것을 보여주는 개념도.
도 9는 O3/HF 세정기에 기판을 투입하는 방향에 따라 탄소 잔류물이 발생하는 위치가 대칭이동되는 것을 보여주는 개념도.
도 10은 O3/HF 세정을 거친 후 발생한 탄소 잔류물이 각기 다른 후처리 공정 을 통해 제거되는지 여부를 비교해주는 표.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 표시선 20 : 그룹형 탄소 잔류물
30 : 기판 40 : 세퍼레이션형 탄소 잔류물
50 : 탄소 잔류물
본 발명은 박막 트랜지스터의 제조방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 기판을 오존(O3)으로 세정한 후 남아있는 탄소 잔류물을 제거하여 불량률을 낮추는 방법에 관한 것이다.
박막 트랜지스터 (Thin Film Transistor, TFT)는 액정 표시장치(Liquid Crystal Display Device)나 액티브 매트릭스 전계 발광 표시장치(Active Matrix Electro Luminescence Display Device) 등에서 각 화소를 구동하기 위해 사용된다. 이 경우 기판 상에 스캔 신호를 전달하는 스캔 라인, 데이터를 전달하는 데이터 라인, 상기 배선과 연결되어 있는 박막 트랜지스터 및 상기 박막 트랜지스터와 연결되어 있는 화소 전극 등이 형성된다.
상기 박막 트랜지스터는 게이트 전극, 채널을 형성하는 활성층, 소스 전극과 드레인 전극 및 게이트 절연막 등으로 이루어지며, 배선을 통해 전달되는 신호에 따라 화상신호를 화소 전극에 전달 또는 차단하는 스위칭 소자(switching TR) 역할 등을 한다.
이러한 박막 트랜지스터는 상기 활성층으로 비정질 실리콘층 또는 다결정 실리콘층을 활성층 등을 구비할 수 있으며, 게이트 전극과 활성층의 상대적인 위치에 따라 탑 게이트(top gate) 방식과 바텀 게이트(bottom gate) 방식으로 나눌 수 있다. 다결정 실리콘 박막 트랜지스터 기판의 경우, 게이트 전극이 반도체층의 상부에 위치하는 탑 게이트 방식이 주로 사용된다.
탑 게이트 방식에서는 다결정 실리콘층이 절연 기판 상에 형성되고, 상기 다결정 실리콘층 상에 게이트 절연막이 형성되며, 상기 게이트 절연막 상에 게이트 전극 등이 형성된다. 그리고 상기 게이트 전극 상에 층간 절연막이 형성되며, 상기 층간 절연막 상에 반도체층에 연결되는 소스 전극 및 드레인 전극 등이 형성된다. 이러한 박막 트랜지스터의 제조공정에 있어서 각 세부 공정의 단계마다 이물질 입자를 배제하기 위한 세정공정이 필요하다. 특히 기판 상에 산화 실리콘층을 도포하거나 비정질 실리콘층을 도포하기 전·후 및 리소그래피 후 세정을 통해 오염물질을 제거해야만 하며, 오염물질들의 제거가 충분히 이루어지지 않으면 기판상의 패턴의 결함이나 트랜지스터 소자의 동작 불량이 자주 발생하게 되어 수율을 저하시키게 된다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해, 종래에는 일반적으로 불산(HF) 세정을 이용하였다. 그러나 부식성이 강한 불산만으로 세정을 실시할 경우에는 유기물 제 거와 함께 비정질 실리콘층 상에 형성되는 자연 산화층도 제거하게 되며, H2O 등으로 후처리를 해야만 하기에 비용이 많이 든다는 문제점이 있었다. 또한 기판과 실리콘층 사이에 형성되는 버퍼층을 식각하여, 기판으로부터 방출되는 오염물질이 실리콘층으로 침투하는 것을 막지 못해 박막 트랜지스터의 전기적 특성을 떨어트리는 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 대한민국 공개특허공보 특2003-0090385호에는 저렴한 오존수(O3)를 이용하여 세정하는 방법이 개시되어 있다. 즉 기판 상에 버퍼층을 형성한 후 상기 버퍼층을 오존수(O3)로 제 1차 세정을 실시하고, 상기 버퍼층 상에 남아있는 오존수를 제거하기 위해 탈이온수(Deionized water)로 제 1차 행굼(rinse)를 행하며, 상기 버퍼층 상에 비정질 실리콘층을 형성한 후 상기 비정질 실리콘층을 오존수로 제 2차 세정을 실시하고 그 남아있는 오존수를 제거하기 위해 역시 탈이온수로 제 2차 행굼을 실시한다는 것이다.
그러나 후술하듯이, 상기와 같은 세정을 행한다고 하더라도 탄소 잔류물이 남게 되어, 후술하듯이 박막 트랜지스터의 불량을 야기한다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 오존수(O3) 세정 후 남아있는 탄소 잔류물을 제거하는 세정을 한번 더 거쳐 박막 트랜지스터의 생산수율을 향상시키는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 기판 상에 형성되는 박막 트랜지스터의 제조방법에 있어서, 상기 기판을 오존수로 세정하는 제 1 세정 단계 및 상기 기판상의 탄소 잔류물을 제거하는 제 2 세정 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터의 제조방법을 제공한다.
이러한 본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 제 2 세정 단계는, 자외선 및 엑시머 레이저 중 적어도 어느 하나로 세정하는 단계인 것으로 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 세정하는 단계들은, 상기 기판에 금속을 형성하는 단계 이전에 이루어지는 것으로 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 기판 중 상기 세정의 대상은, 상기 기판에 형성될 게이트 전극, 소스 전극, 드레인 전극 및 배선 중 적어도 어느 하나가 형성될 부분인 것으로 할 수 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1 내지 도 4는 앞서 언급한 탄소 잔류물이라 불리는 불량을 도시하는 사진 및 그 확대사진이다. 탄소 잔류물은 상술한 세정공정 후 박막 트랜지스터를 제조할 시 비정기적인 빈도로 나타나며, 이는 후술하듯이 게이트 전극, 소스 전극이나 드레인 전극의 단선 등 배선의 불량을 야기시킨다.
상기 잔류물은 발생 형태에 따라 그룹형(group type) 잔류물과 세퍼레이션형(separation type) 탄소 잔류물로 나뉜다. 도 1에 도시된 잔류물이 그 룹형 잔류물이고, 도 2에 도시된 잔류물이 세퍼레이션형 잔류물이다.
도 1에 도시되어 있는 것과 같은 그룹형 잔류물이 기판 상에 존재할 시, 상기 기판 상에 전극 또는 배선 등을 형성할 경우, 상기 잔류물은 상기 전극 또는 배선 등의 박리를 유발할 수 있다.
한편 도 3에는 도 2에 도시된 세퍼레이션 잔류물의 부분 확대사진이 도시되어 있고, 도 4에는 상기 세퍼레이션 잔류물의 단면 사진이 도시되어 있는 바, 상기 사진에서 잘 나타나 있듯이 세퍼레이션 잔류물들은 대략 12㎛ 내지 15㎛의 직경을 가지며, 후에 전극이나 배선 등의 단선(open)을 유발하는 등의 문제점을 발생시킨다.
도 5는 상기 잔류물들에 의한 불량률을 나타낸 것으로서, 가로축은 실험에 사용된 기판들을 구분하는 번호를 나타내는 것이고, 세로축은 기판당 불량(defects per glass)를 가리킨다. 상기 그래프에 잘 나타나 있듯이 잔류물들에 의한 불량이 발생한 기판의 비율이 40%에 이르는 바, 이를 낮출 필요성이 있다.
상기 잔류물들에 의한 불량을 줄이기 위해서는 상기 잔류물을 제거하는 공정을 추가하는 것이 필요한 바, 이를 수행하기 위해서는 상기 잔류물들이 어떤 성분으로 이루어져 있는지를 살펴볼 필요가 있다. 도 6은 상기 세퍼레이션 잔류물의 성분을 EDS(energy dispersive spectroscopy)를 통해 분석한 결과를 도시하는 그래프로서, 상기 그래프를 참조하면 상기 세퍼레이션 잔류물은 주로 탄소 등으로 이루어진 탄소 잔류물임을 알 수 있다. 그룹형 잔류물 역시 성분 분석을 통해 탄소 잔류물임을 알 수 있다.
도 7 및 도 8은 탄소 잔류물들이 발생한 기판들을 개략적으로 도시하는 평면도이다. 상기 도면을 참조하면, O3/HF 세정시 각각 그룹형 탄소 잔류물들(20)과 세퍼레이션형 탄소 잔류물들(40)이 일정 위치에만 발생한 것을 알 수 있다. 상기 평면도들에 있어서 격자모양으로 도시된 것들이 기판들(30)이며, 검은 점으로 나타난 것들이 탄소 잔류물들(20, 40)이다. 각 도면의 좌측 위쪽에 있는 표시선(10)은 세정기에 상기 기판이 투입되는 방향과 탄소 잔류물들이 발생하는 위치와의 관계를 알아보기 위한 것이다. 도 7 및 도 8을 참조하면 그룹형 탄소 잔류물(20), 세퍼레이션형 탄소 잔류물(40) 여부를 불문하고 특정 위치, 즉 표시선(10)이 위치한 좌측 상부쪽 기판에 집중적으로 발생한다는 것을 알 수 있다. O3/HF 세정기에서는 O3/HF 세정을 행한 후 이를 건조하는 단계를 거치는 바, 상기 세정기 내의 건조 블레이드(drying blade)의 경사 방향과 탄소 잔류물들의 발생 위치 사이에 연관성이 있을 수 있다는 것을 보여준다.
도 9는 O3/HF 세정기에 상기 표시선(10)이 있는 기판을 투입하되, 기존 투입방향과 반대방향으로 투입한 경우의 탄소 잔류물(50) 발생위치를 보여주는 개념도이다. 도 9에 잘 나타나있듯이 이번에는 상기 도 7 및 도 8에 나타난 탄소 잔류물 위치가 대칭 이동되어 나타났다. 이는 O3/HF 세정기에서의 투입 방향이 반전됨에 따라 발생한 현상이다. 따라서 탄소 잔류물 불량은 O3/HF 세정기에서 발생하는 건조 불량임을 알 수 있다. 따라서 O3/HF 세정 후 탄소 잔류물을 제거하는 단계를 거친다 면 불량률을 낮출 수 있을 것이다.
탄소 잔류물의 성분은 도 6에 나타난 바와 같이 탄소가 주성분이므로, 상기 O3/HF 세정 후 탄소를 제거할 수 있는 세정단계를 거치면 탄소 잔류물을 제거할 수 있을 것이다. 탄소성분을 제거할 수 있는 세정방법으로는 자외선을 이용한 세정방법이나 엑시머 레이저를 이용한 세정방법 등이 있는 바, 이러한 방법들 중 적어도 어느 한 단계를 거치면 상기 탄소로 이루어진 탄소 잔류물을 제거할 수 있다. 그러나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 탄소 잔류물을 제거할 수 있는 세정법이면 어떤 방법이든 적용이 가능하다.
도 10은 O3/HF 세정을 거친 후 발생한 탄소 잔류물이 후처리 공정을 통해 제거되는지 여부를 보여주는 표로서, 첫 번째와 두 번째의 기판들은 O3/HF 세정을 행한 후 초기 세정(initial cleaning)을 행함으로써, 각각 3.75개와 5.33개의 불량이 발생했던 것이 불량이 없게 되었음을 보여둔다. 그러나 세 번째 기판들은 O3/HF 세정을 행한 후 초기 세정을 행하지 않고 다시 O3/HF 세정을 행했으며, 그 결과 여전히 2.0개의 불량이 발생해 있음을 보여준다. 따라서 이와 같이 O3/HF 세정을 거친 후 초기 세정을 행하면 탄소 잔류물을 대부분 제거하여 40%에 이르던 불량률을 0%에 가깝게 낮출 수 있음을 알 수 있다.
상기 실험에서 초기 세정은 자외선 조사 방식으로 이루어진 것이다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않고, 탄소 잔류물을 제거할 수 있는 세정단계라면 어떤 단계라도 적용될 수 있으며, 그와 같은 단계로서 자외선 이외에 엑시머 레이저를 조사하여 세정하는 방법을 이용할 수도 있다.
탄소 잔류물은 기판 상의 금속 배선 등의 단선 등을 유발하는 것이므로, 상기 탄소 잔류물을 제거하기 위한 세정 단계는 상기 기판 상에 금속을 형성하는 단계 이전에 이루어지는 것이 좋다. 또한 상기 탄소 잔류물이 불량을 유발하는 대상인 게이트 전극, 소스 전극, 드레인 전극 및 배선 중 적어도 어느 하나가 형성될 부분에 대해서만 상기 탄소 잔류물을 제거하기 위한 세정을 행하는 것도 가능하다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 박막 트랜지스터 제조방법에 따르면, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
첫째, O3/HF 세정 후 기판 상에 남아있는 탄소 잔류물을 제거할 수 있다.
둘째, 상기 탄소 잔류물의 제거를 상기 기판 상에 금속을 형성하는 단계 이전에 행함으로써, 배선의 단선 등의 불량을 0%에 가깝게 줄여 박막 트랜지스터의 생산성 향상에 기여할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
Claims (4)
- 기판 상에 형성되는 박막 트랜지스터의 제조방법에 있어서,상기 기판을 오존수로 세정하는 제 1 세정 단계; 및상기 제 1 세정 단계를 거친 후 상기 기판 상에 잔존하는 탄소 잔류물을 제거하는 제 2 세정 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터의 제조방법.
- 제 1항에 있어서,상기 제 2 세정 단계는, 자외선 및 엑시머 레이저 중 적어도 어느 하나로 세정하는 단계인 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터의 제조방법.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서,상기 세정하는 단계들은, 상기 기판에 금속을 형성하는 단계 이전에 이루어지는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터의 제조방법.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서,상기 기판 중 상기 세정의 대상은, 상기 기판에 형성될 게이트 전극, 소스 전극, 드레인 전극 및 배선 중 적어도 어느 하나가 형성될 부분인 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터의 제조방법.
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Family Applications (1)
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| KR1020040050423A KR100603356B1 (ko) | 2004-06-30 | 2004-06-30 | 박막 트랜지스터의 제조방법 |
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2004
- 2004-06-30 KR KR1020040050423A patent/KR100603356B1/ko active IP Right Grant
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