KR100687330B1 - Method and processing chamber for manufacturing thin film transistor - Google Patents
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Abstract
본 발명은 비아홀 형성 및 비아홀을 통해 하부의 드레인전극과 연결되는 연결배선 형성에 있어서, 비아홀 및 연결배선 형성을 위한 막 증착 및 식각 공정을 인라인 방식으로 진행시킴으로써 공정을 단순화시킬 수 있는 박막트랜지스터의 제조방법에 관한 것이다.In the present invention, in the formation of the via hole and the connection wiring connected to the drain electrode under the via hole, the thin film transistor can be simplified by performing a film deposition and etching process for forming the via hole and the connection wiring in an in-line manner. It is about a method.
본 발명의 박막트랜지스터의 제조방법은 절연기판 상에 게이트전극과 게이트절연막을 형성하는 공정과, 게이트절연막 상에 활성층을 형성하는 공정과, 게이트절연막 상에 활성층의 일부를 덮도록 소오스/드레인전극을 형성하는 공정과, 소오스/드레인전극을 덮도록 절연막을 증착하고, 연속적으로 절연막에 이온빔 식각을 진행시키어 드레인전극을 노출시키는 비아홀을 갖는 보호막을 형성하는 공정과, 절연막을 덮도록 도전막을 증착하고, 연속적으로 도전막에 이온빔 식각을 진행시키어 비아홀을 통해 드레인전극과 연결되는 연결배선을 형성하는 공정을 구비한 것이 특징이다.A method of manufacturing a thin film transistor according to the present invention includes forming a gate electrode and a gate insulating film on an insulating substrate, forming an active layer on the gate insulating film, and applying a source / drain electrode to cover a portion of the active layer on the gate insulating film. Forming a protective film having a via hole for exposing the drain electrode by ion beam etching and subsequently performing ion beam etching on the insulating film, and depositing a conductive film to cover the insulating film, It is characterized in that it comprises a step of continuously performing an ion beam etching on the conductive film to form a connection wiring connected to the drain electrode through the via hole.
절연기판 상에 게이트전극과 게이트절연막을 형성하는 공정과, 게이트절연막 상에 활성층을 형성하는 공정과, 게이트절연막 상에 활성층의 일부를 덮도록 소오스/드레인전극을 형성하는 공정과, 게이트절연막 상에 드레인전극을 노출시키는 비아홀을 갖는 보호막을 형성하는 공정과, 보호막 상에 비아홀을 통해 드레인전극과 연결되는 연결배선막을 형성하는 공정을 포함하는 박막트랜지스터의 제조 공정을 진행시키기 위한 공정챔버에 있어서, 본 발명은 기판 상에 막증착 공정을 진행시키 기 위한 제 1공정챔버와, 제 1공정챔버와 인라인 방식으로 연결되며, 증착된 막에 이온빔 식각 공정을 연속적으로 진행시키어 보호막 또는 연결배선을 형성하기 위한 제 2공정챔버를 구비한 것이 특징이다.Forming a gate electrode and a gate insulating film on the insulating substrate, forming an active layer on the gate insulating film, forming a source / drain electrode to cover a portion of the active layer on the gate insulating film, and forming a gate insulating film on the gate insulating film. A process chamber for advancing a thin film transistor manufacturing process comprising the step of forming a protective film having a via hole exposing a drain electrode, and forming a connection wiring film connected to the drain electrode through the via hole on the protective film. The present invention is connected to the first process chamber and the first process chamber in an inline manner to proceed with the film deposition process on the substrate, and to continuously pass the ion beam etching process to the deposited film to form a protective film or connection wiring It is characterized by including a second process chamber.
따라서, 본 발명의 박막트랜지스터 제조방법은 막증착 공정 및 식각공정을 연속적으로 진행시킴으로써, 공정시간 및 공정을 단순화시킬 수 있다.Therefore, according to the method of manufacturing the thin film transistor of the present invention, the film deposition process and the etching process are continuously performed, thereby simplifying the process time and the process.
또한, 본 발명의 공정챔버는 증착공정이 진행되는 제 1공정챔버와 이온빔 식각공정이 진행되는 제 2공정챔버를 한 공간에 구비함으로써, 막 증착 공정과 식각 공정을 연속적으로 진행시킬 수 있어 공정이 단순화된다.In addition, the process chamber of the present invention includes a first process chamber in which the deposition process is performed and a second process chamber in which the ion beam etching process is performed in one space, thereby allowing the film deposition process and the etching process to proceed continuously. Is simplified.
Description
도 1a 내지 도 1g는 종래 기술에 따른 박막트랜지스터의 제조 공정도.1a to 1g is a manufacturing process diagram of a thin film transistor according to the prior art.
도 2는 종래 기술에 따른 공정챔버를 개략적으로 보인 도면.2 is a schematic view of a process chamber according to the prior art;
도 3a 내지 도 3d은 본 발명에 따른 박막트랜지스터의 제조 공정도. 3a to 3d is a manufacturing process diagram of a thin film transistor according to the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 공정챔버를 개략적으로 보인 도면.Figure 4 schematically shows a process chamber according to the present invention.
도 5는 본 발명에 따른 공정챔버의 일부를 보인 단면도.5 is a cross-sectional view showing a part of a process chamber according to the present invention.
본 발명은 박막트랜지스터(Thin Film Transistor) 제조방법과 이를 실시하기 위한 공정챔버에 관한 것으로, 특히, 비아홀(via hole) 형성 및 비아홀을 통해 하부의 드레인전극과 연결되는 연결배선 형성에 있어서, 비아홀 및 연결배선 형성을 위한 막 증착 및 이온빔 식각 공정을 인라인 방식으로 연속적으로 진행시킴으로써 공정을 단순화시킬 수 있는 박막트랜지스터의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a thin film transistor (Thin Film Transistor) and a process chamber for performing the same, in particular, in forming a via hole and forming a connection wiring connected to a lower drain electrode through the via hole. The present invention relates to a method of manufacturing a thin film transistor which can simplify the process by continuously performing the film deposition and ion beam etching processes for forming the interconnection line in an inline manner.
TFT기판이나 컬러필터(color filter)기판이 구비되는 TFT-LCD(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display) 제조에 있어서, 특히, TFT-어레이(array) 형 성 시에는 박막 증착, 식각 등의 과정이 여러 차례 반복시행되고 있다.In the manufacture of TFT-LCD (Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display) equipped with a TFT substrate or a color filter substrate, in particular, when forming an TFT-array, thin film deposition, etching, etc. It is repeated in turn.
박막 증착에는 크게 금속막 및 투명전극 증착을 위한 스퍼터(sputter)방법, 실리콘 및 절연막 등을 증착하기 위한 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)방법 등이 있다.Thin film deposition includes a sputter method for depositing a metal film and a transparent electrode, and a plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) method for depositing silicon and an insulating film.
상기 방법들에 의해 증착된 박막에는 물리적 화학적 반응을 이용하여 감광막에 의해 형성된 패턴대로 선택적으로 제거시키는 식각과정 등이 수반된다.The thin film deposited by the above methods involves an etching process for selectively removing a pattern formed by the photosensitive film using a physical chemical reaction.
따라서, TFT-LCD의 생산성 및 수율 확보를 위하여 상기의 증착, 식각 등의 과정을 단순화시키려는 노력이 요구된다.Therefore, in order to secure the productivity and yield of the TFT-LCD, an effort to simplify the process of deposition and etching is required.
도 1a 내지 도 1g는 종래 기술에 따른 박막트랜지스터의 제조 공정도이다.1A to 1G are manufacturing process diagrams of a thin film transistor according to the prior art.
도 1a를 참조하면, 투명기판(11) 상에 알루미늄 등의 금속을 스퍼터링(sputtering)하여 금속박막을 형성한다. 그리고, 금속박막을 습식 방법을 포함하는 포토리쏘그래피 방법으로 절연기판(11)의 소정 부분에만 잔류하도록 패터닝하여 게이트전극(13)을 형성한다.Referring to FIG. 1A, a metal thin film is formed on a
도 1b를 참조하면, 절연기판(11) 상에 게이트전극(13)을 덮도록 산화실리콘 또는 질화실리콘 등의 절연물질을 화학기상증착(Chemical Vapor Deposition : 이하, CVD라 칭함)하여 게이트절연막(15)을 형성한다.Referring to FIG. 1B, an insulating material such as silicon oxide or silicon nitride is chemically deposited on the
이 후, 게이트절연막(15) 상에 불순물이 도핑되지 않은 실리콘층과 불순물이 고농도로 도핑된 실리콘층을 순차적으로 CVD한다. Thereafter, the silicon layer not doped with impurities and the silicon layer heavily doped with impurities are sequentially CVD on the
그리고 이방성식각을 포함하는 포토리쏘그래피 방법으로 게이트절연막(15)이 노출되도록 상기 불순물이 도핑되지 않은 실리콘층과 불순물이 고농도로 도핑된 실 리콘층을 패터닝하여 활성층(17)과 오믹콘택층(19)을 형성한다.The
도 1c를 참조하면, 게이트절연막(15) 상에 오믹콘택층(19)을 덮도록 CVD 방법 또는 스퍼터링 방법으로 몰리브덴(Mo) 등의 금속을 증착하여 금속 박막을 형성한다. 상기에서 오믹콘택층(19)과 금속 박막은 오믹 접촉을 형성한다. Referring to FIG. 1C, a metal thin film is formed by depositing a metal such as molybdenum (Mo) by the CVD method or the sputtering method to cover the
그리고, 포토리쏘그래피 방법으로 게이트절연막(13)이 노출되도록 상기 금속박막을 패터닝하여 소오스 및 드레인전극(21)(23)을 형성한다. 이 때, 소오스 및 드레인전극(21)(23) 사이의 게이트전극(13)과 대응하는 부분은 오믹콘택층(19)을 제거하여 활성층(17)이 노출되도록 한다. The metal thin film is patterned to expose the
도 1d를 참조하면, 상기 구조 전면에 산화실리콘 등의 절연막을 CVD하여 보호막(passivation layer)(25)을 형성한다.Referring to FIG. 1D, a
도 1e를 참조하면, 보호막(25)을 습식 식각을 포함한 포토리쏘그래피 방법으로 드레인전극(23)이 노출시키도록 패터닝하여 비아홀(h1)을 형성한다.Referring to FIG. 1E, the
도 1f를 참조하면, 보호막(25) 상에 ITO(Indium Tin Oxide)금속막(27)을 증착한다.Referring to FIG. 1F, an indium tin oxide (ITO)
도 1g를 참조하면, ITO금속막(27)을 포토리쏘그래피 방법으로 패터닝하여 연결배선(27)을 형성한다. 이 연결배선(27)은 비아홀(h1)을 통해 드레인전극(23)과 전기적으로 연결된다.Referring to FIG. 1G, the ITO
도 2는 종래 기술에 따른 공정챔버를 개략적으로 보인 도면이다.2 is a view schematically showing a process chamber according to the prior art.
종래의 보호막 형성 및 식각 공정과, ITO금속 증착 및 식각 공정은 도 2처럼, 먼저, 증착용 챔버에서 기판 상에 보호막 또는 ITO금속막 증착 공정을 진행시 킨 후, 다시 보호막 또는 ITO금속막 증착공정이 완료된 기판을 식각용 챔버로 이동시키어 식각 공정을 진행시키는 방식으로 처리된다.Conventional protective film formation and etching process, and ITO metal deposition and etching process, as shown in Figure 2, first proceeds the protective film or ITO metal film deposition process on the substrate in the deposition chamber, and then again protective film or ITO metal film deposition process The completed substrate is moved to an etching chamber and processed in such a manner that the etching process is performed.
그러나, 종래의 방법에서는 비아홀 및 연결배선 형성 공정 시, 막 증착 공정과 식각 공정이 별도로 진행되기 때문에 작업 공정이 복잡하게 된다. 그리고 비아홀 형성을 위한 보호막 습식 식각 공정 진행 시, 식각액에 의해 하부 층이 손상되는 문제점이 있었다.However, in the conventional method, since the film deposition process and the etching process are performed separately in the via hole and the connection wiring forming process, the work process is complicated. In addition, when the protective film wet etching process for forming the via hole is performed, the lower layer is damaged by the etchant.
또한, 종래의 공정챔버에서는 비아홀 및 연결배선 형성 공정 시, 막 증착 공정 및 식각 공정이 각각 다른 챔버에서 진행됨에 따라, 작업 공정이 복잡하게 되고, 또한, 생산단가 증가된 문제점이 있다.In addition, in the conventional process chamber, as the film deposition process and the etching process are performed in different chambers in the via hole and the connection wiring forming process, the work process becomes complicated and there is a problem in that the production stage is increased.
따라서, 본 발명의 목적은 막 증착 공정과 식각 공정을 연속적으로 진행시킴으로써 공정을 단순화시킬 수 있는 박막트랜지스터의 제조방법을 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a thin film transistor which can simplify the process by successively proceeding the film deposition process and the etching process.
본 발명의 다른 목적은 막 증착 공정과 식각 공정을 연속적으로 진행시킬 수 있는 공정챔버를 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a process chamber capable of continuously performing a film deposition process and an etching process.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 박막트랜지스터의 제조방법은 절연기판 상에 게이트전극과 게이트절연막을 형성하는 공정과, 게이트절연막 상에 활성층을 형성하는 공정과, 게이트절연막 상에 활성층의 일부를 덮도록 소오스/드레인전극을 형성하는 공정과, 소오스/드레인전극을 덮도록 절연막을 증착하고, 연속적으로 절연막에 이온빔 식각을 진행시키어 드레인전극을 노출시키는 비아홀을 갖는 보호막을 형성하는 공정과, 절연막을 덮도록 도전막을 증착하고, 연속적으로 도전막에 이온빔 식각을 진행시키어 비아홀을 통해 드레인전극과 연결되는 연결배선을 형성하는 공정을 구비한 것이 특징이다.In order to achieve the above object, a method of manufacturing a thin film transistor according to the present invention comprises the steps of forming a gate electrode and a gate insulating film on an insulating substrate, forming an active layer on the gate insulating film, a part of the active layer on the gate insulating film Forming a protective film having a via hole exposing the drain electrode by sequentially performing an ion beam etching on the insulating film, and subsequently depositing an insulating film covering the source / drain electrode to cover the source / drain electrode; And depositing a conductive film so as to cover the conductive film, and subsequently forming an interconnection line connected to the drain electrode through the via hole by sequentially performing ion beam etching on the conductive film.
상기 다른 목적을 달성하기 위해, 절연기판 상에 게이트전극과 게이트절연막을 형성하는 공정과, 게이트절연막 상에 활성층을 형성하는 공정과, 게이트절연막 상에 활성층의 일부를 덮도록 소오스/드레인전극을 형성하는 공정과, 게이트절연막 상에 드레인전극을 노출시키는 비아홀을 갖는 보호막을 형성하는 공정과, 보호막 상에 비아홀을 통해 드레인전극과 연결되는 연결배선막을 형성하는 공정을 포함하는 박막트랜지스터의 제조 공정을 진행시키기 위한 공정챔버에 있어서, 본 발명은 기판 상에 막증착 공정을 진행시키기 위한 제 1챔버와, 제 1챔버와 인라인 방식으로 연결되며, 증착된 막에 이온빔 식각 공정을 연속적으로 진행시키어 보호막 또는 연결배선을 형성하기 위한 제 2챔버를 구비한 것이 특징이다.In order to achieve the above another object, a process of forming a gate electrode and a gate insulating film on an insulating substrate, a process of forming an active layer on a gate insulating film, and forming a source / drain electrode to cover a portion of the active layer on the gate insulating film And forming a protective film having a via hole exposing the drain electrode on the gate insulating film, and forming a connection wiring film connected to the drain electrode through the via hole on the protective film. In the process chamber of the present invention, the present invention relates to a first chamber for performing a film deposition process on a substrate, and is connected in-line with the first chamber, and continuously performs an ion beam etching process on the deposited film to form a protective film or connection. It is characterized by including a second chamber for forming wiring.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명에 따른 박막트랜지스터의 제조 공정도이다. 3a to 3d is a manufacturing process diagram of a thin film transistor according to the present invention.
도 3a를 참조하면, 유리 등의 투명한 절연기판(111) 상에 알루미늄(Al) 또는 몰리브덴(Mo) 등의 금속을 스퍼터링 또는 CVD하여 금속박막을 형성한다. Referring to FIG. 3A, a metal thin film is formed by sputtering or CVD a metal such as aluminum (Al) or molybdenum (Mo) on a transparent
상기 금속 박막을 포토리쏘그래피 방법으로 절연기판(111)의 소정 부분에만 잔류하도록 패터닝하여 게이트전극(113)을 형성한다. The metal thin film is patterned to remain only in a predetermined portion of the
도 3b와 같이, 절연기판(111) 상에 게이트전극(113)을 덮도록 산화실리콘 또는 질화실리콘 등의 절연막을 증착하여 게이트절연막(115)을 형성한다.As illustrated in FIG. 3B, an insulating film such as silicon oxide or silicon nitride is deposited on the
그리고 게이트절연막(115) 상에 불순물이 도핑되지 않은 다결정실리콘층과 불순물이 도핑된 실리콘층을 순차적으로 형성한 후, 포토리쏘그래피 방법으로 게이트전극을 덮도록 패터닝하여 활성층(117)과 오믹콘택층(119)을 형성한다.After the impurity doped polysilicon layer and the impurity doped silicon layer are sequentially formed on the
활성층(117)은 다결정실리콘을 이용하는 방법 외에도 비정질실리콘을 이용하는 방법도 있다. 비정질실리콘을 이용하는 방법을 알아보면, 우선, 게이트절연막 상에 비정질실리콘을 증착한 후, 레이저빔 등을 이용하여 순간적으로 고온에서 가열처리함으로써 결정화시키고, 상기 결정화된 실리콘층은 오믹콘택층인 불순물이 도핑된 실리콘층과 함께 패턴식각되어 형성된다.In addition to using polycrystalline silicon, the
도 3c와 같이, 게이트절연막(115) 상에 활성층(117) 및 오믹콘택층(119)을 덮도록 금속박막을 형성한 후, 포토리쏘그래피 방법으로 패터닝하여 소오스/드레인전극(121)(123)을 형성한다.As shown in FIG. 3C, a metal thin film is formed on the
소오스/드레인전극 형성용 재료로는 몰리브덴(Mo)과 MoW, MoTa 및 MoNb 등의 몰리브덴 합금(Mo alloy)의 단일 금속층으로 형성할 수도 있으나 알루미늄(Al)을 하부층에 형성시킨 2층 이상의 다층 금속층으로도 형성할 수도 있다. The source / drain electrode forming material may be formed of a single metal layer of molybdenum (Mo) and molybdenum alloys (Mo alloy) such as MoW, MoTa, and MoNb, but may be formed of two or more multilayer metal layers in which aluminum (Al) is formed on a lower layer. It may also be formed.
이 때, 소오스 및 드레인전극(121)(123) 사이의 게이트전극(113)과 대응되는 부분의 오믹콘택층(119)을 제거하여 활성층(117)이 노출되도록 한다. At this time, the
도 4은 본 발명에 따른 공정챔버를 개략적으로 보인 도면이고,도 5는 본 발명에 따른 공정챔버의 일부인 제 2공정챔버를 보인 단면도이다4 is a view schematically showing a process chamber according to the present invention, Figure 5 is a cross-sectional view showing a second process chamber that is part of the process chamber according to the present invention.
도 3d 및 도 4를 참조하면, 소오스/드레인전극(121)(123)이 형성된 절연기판(111)을 본 발명의 공정챔버 내의 증착용 챔버로 이동된다.3D and 4, the insulating
본 발명의 공정챔버(400)는 도 4와 같이, 기판 상에 막증착 공정을 진행시키 기 위한 제 1공정챔버와, 제 1공정챔버와 인라인 방식으로 연결되며, 상기 증착된 막에 이온빔 식각 공정을 연속적으로 진행시키어 보호막 또는 연결배선을 형성하기 위한 제 2공정챔버로 구성된다. 상기 제 1공정챔버와 제 2공정챔버는 진공상태이다.The
본 발명에 있어서, 제 2공정챔버는 도 5와 같이, 챔버몸체(500)와, 챔버몸체(500)에 형성된 각각의 가스도입구(502)와, 배기구(504)와, 가스도입구(502)로부터 공급된 가스를 이온 분해 및 가속화시키기 위한 이온원(506)과, 전극(508)과, 기판(510)이 안착되는 안착부(512)와, 전극(508)과 안착부(512) 사이에 설치되어 이온의 가속을 돕기위한 가속판(514)과, 가속판(514)과 안착부(512) 사이에 설치된 마스크(516)를 포함한다.In the present invention, the second process chamber, as shown in Figure 5, the
도 3d 및 도 4를 참조하면, 제 1공정챔버 내에서 절연기판(111) 상에 소오스/드레인전극(121)(123)을 덮도록 절연막을 증착한다.3D and 4, an insulating film is deposited to cover the source /
이 후, 절연막이 증착된 기판(111)은 제 2공정챔버로 이동되어서 연속적으로 이온빔 식각을 진행된다. 즉, 제 2공정챔버의 가스도입구(502)로부터 공급된 가스가 이온원(506), 전극(508)을 통과하면서 가속화 및 마스크(516)를 통과하여서 안착부(512)에 놓여진 기판(111)에 식각작용한다.Thereafter, the
이온빔 식각 결과, 드레인전극(123)을 노출시키는 비아홀(h2)을 갖는 보호막(125)이 형성된다.As a result of the ion beam etching, the
도 3e 및 도 5를 참조하면, 상기 기판(111)을 제 1공정챔버로 이동시키어 비아홀(h2)을 포함한 보호막(125)을 덮도록 ITO금속막(127)을 증착한다. 이 후, ITO 금속막이 증착된 기판은 제 2공정챔버로 이동되어서 연속적으로 이온빔 식각 공정이 진행된다. 이온빔 식각 결과, 비아홀(h2)을 통해 드레인전극(123)과 연결되는 연결배선(127)이 형성된다.3E and 5, the
따라서, 본 발명의 박막트랜지스터 제조방법은 막증착 공정 및 식각공정을 연속적으로 진행시킴으로써, 공정시간 및 공정을 단순화시킬 수 있다.Therefore, according to the method of manufacturing the thin film transistor of the present invention, the film deposition process and the etching process are continuously performed, thereby simplifying the process time and the process.
또한, 본 발명의 공정챔버는 증착공정이 진행되는 제 1공정챔버와 이온빔 식각공정이 진행되는 제 2공정챔버를 한 공간에 구비함으로써, 막 증착 공정과 식각 공정을 연속적으로 진행시킬 수 있어 공정이 단순화된다.In addition, the process chamber of the present invention includes a first process chamber in which the deposition process is performed and a second process chamber in which the ion beam etching process is performed in one space, thereby allowing the film deposition process and the etching process to proceed continuously. Is simplified.
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