KR100905993B1 - Dry Etching Method for In2O3-ZnO - Google Patents
Dry Etching Method for In2O3-ZnO Download PDFInfo
- Publication number
- KR100905993B1 KR100905993B1 KR1020070092972A KR20070092972A KR100905993B1 KR 100905993 B1 KR100905993 B1 KR 100905993B1 KR 1020070092972 A KR1020070092972 A KR 1020070092972A KR 20070092972 A KR20070092972 A KR 20070092972A KR 100905993 B1 KR100905993 B1 KR 100905993B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- etching
- gas
- izo
- thin film
- plasma
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
- H01L21/3105—After-treatment
- H01L21/311—Etching the insulating layers by chemical or physical means
- H01L21/31105—Etching inorganic layers
- H01L21/31111—Etching inorganic layers by chemical means
- H01L21/31116—Etching inorganic layers by chemical means by dry-etching
- H01L21/31122—Etching inorganic layers by chemical means by dry-etching of layers not containing Si, e.g. PZT, Al2O3
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Abstract
본 발명은 인듐옥사이드-징크옥사이드의 건식 식각 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 염소를 함유하는 가스 또는 불소를 함유하는 가스 중 어느 1종의 가스와 불활성 가스의 혼합 가스를 식각 가스로 사용하고, 상기 식각 가스를 플라즈마화하여 플라즈마 중의 이온 및 라디칼에 의해 식각하는 단계를 포함하는 IZO의 건식 식각 방법에 관한 것으로, 본 발명에 의하면 일반적인 포토레지스트를 사용하여 적절한 식각 속도와 재증착이 없는 깔끔한 이방성 식각 프로파일을 나타내는 우수한 식각 특성을 갖는 인듐옥사이드-징크옥사이드(IZO)를 제공함으로써, 여러 가지 광전자소자(optoelectronic device), 박막 트랜지스터 액정 표시 소자(thin film transistor liquid crystal display; TFTLCD), 플라즈마 디스플레이 패널(plasma display panel; PDP), 유기 발광 다이오드(organic light emitting diode; OLED), 가스감지센서(gas-sensing diode), 및 태양전지(photovoltaic cell) 등의 여러 가지 소자들에 이용이 가능한 투명 전도성 산화물로서 유용하게 사용될 수 있다.The present invention relates to a dry etching method of indium oxide- zinc oxide. More specifically, a mixed gas of any one of gas containing chlorine or gas containing fluorine and an inert gas is used as an etching gas, and the etching gas is plasma-etched to be etched by ions and radicals in the plasma. It relates to a dry etching method of IZO comprising the step, according to the present invention by using a general photoresist indium oxide-zinc oxide (IZO) having excellent etching characteristics exhibiting a clean anisotropic etching profile without proper etching rate and redeposition ), Various optoelectronic devices, thin film transistor liquid crystal display (TFTLCD), plasma display panel (PDP), organic light emitting diode (OLED); OLED), gas-sensing diode, and photovoltaic cell It can be usefully used as a transparent conductive oxide that can be used in various devices such as.
인듐옥사이드-징크옥사이드, 건식 식각, 플라즈마 식각법, Cl2/Ar, C2F6/Ar Indium Oxide-Zink Oxide, Dry Etching, Plasma Etching, Cl2 / Ar, C2F6 / Ar
Description
본 발명은 인듐옥사이드-징크옥사이드(In2O3 - ZnO; 이하 "IZO"라 함)의 건식 식각 방법에 관한 것으로서, 본 발명은 제조공정이 간단할 뿐만 아니라 재증착이 없는 높은 이방성(anisotropy) 식각 프로파일을 나타냄으로써 우수한 식각 특성을 갖는 IZO의 건식 식각 방법에 대한 것이다. The present invention is an indium oxide- zinc oxide (In 2 O 3 ZnO; The present invention relates to a dry etching method of IZO having excellent etching characteristics by not only a simple manufacturing process but also showing a high anisotropy etching profile without redeposition. It is about.
투명 전도성 산화물(transparent conducting oxide)은 산업적으로 중요성이 매우 높은 전기전자광학 재료이다. 평판 디스플레이, 태양전지, 고체 발광 소자의 전극, 버퍼 또는 발광층 재료로 활용이 되고 있으며, 이외에도 기능성 코팅, 화학 센서뿐 아니라 비정질 실리콘을 대체할 차세대 박막 트랜지스터 재료로도 개발되고 있다. 기존에 사용되고 있는 투명 전도성 산화물(transparent conducting oxide; TCO)로는 징크옥사이드(ZnO), 틴옥사이드(SnO), 인듐옥사이드-틴옥사이드(In2O3 - SnO; ITO), 불소첨가 틴옥사이드(fluorinated SnO; FTO) 등이 있다. Transparent conducting oxide is an electro-optical material of high industrial importance. It is being used as an electrode, buffer, or light emitting layer material for flat panel displays, solar cells, solid-state light emitting devices, and is being developed as a next-generation thin film transistor material to replace amorphous silicon as well as a functional coating and a chemical sensor. Transparent conducting oxides (TCOs) used in the prior art include zinc oxide (ZnO), tin oxide (SnO), and indium oxide-tin oxide (In 2 O 3). SnO; ITO), fluorinated tin oxide (FTO), and the like.
이러한 기존 물질들은 증착 후에 높은 저항도를 나타내어 그대로 사용할 수 없으며 반드시 고온 열처리 공정을 거쳐야 비로소 낮은 저항도를 나타내게 되어 전극물질로서 사용할 수 있게 된다. 따라서 이러한 기존 물질들은 열에 강한 실리콘, 유리, 파이렉스 등의 기판에만 적용될 수 있어, 유연한 기판에는 적용이 불가능 하다는 단점이 있다. 이러한 단점을 보완하기 위해 최근에 여러 가지 투명전도성 물질들이 연구되고 있으며, 이 가운데서 약 2.9 eV의 밴드 갭 에너지(band gap energy)를 갖는 IZO는 매우 낮은 저항도와 높은 투과도를 보이는 물질로서 많은 주목을 받고 있다. 특히, IZO는 증착 전후에 고온공정이 전혀 필요 없이 상온에서 증착이 가능하고, 낮은 전기적 저항과 높은 투과도를 나타내기 때문에 유연한 기판, 즉 폴리카보네이트나 폴리에틸렌테레프탈레이트 등을 이용하는 소자에의 응용이 가능하다. 이러한 많은 장점을 갖는 IZO물질은 기존의 투명 전도성 물질을 대체할 수 있을 것으로 예상된다. These existing materials exhibit high resistivity after deposition and cannot be used as they are. They must be subjected to a high temperature heat treatment process to show low resistivity and thus can be used as electrode materials. Therefore, these conventional materials can be applied only to substrates such as silicon, glass, and Pyrex, which are resistant to heat, and thus are not applicable to flexible substrates. Recently, various transparent conductive materials have been studied to compensate for these disadvantages. Among them, IZO having a band gap energy of about 2.9 eV attracts much attention as a material having very low resistance and high transmittance. have. In particular, IZO can be deposited at room temperature without the need for high-temperature processes before and after deposition, and exhibits low electrical resistance and high transmittance, making it possible to be applied to devices using flexible substrates, that is, polycarbonate or polyethylene terephthalate. . It is expected that the IZO material having many of these advantages can replace the existing transparent conductive material.
식각 공정은 크게 건식 식각과 습식 식각이 있는데, 이중 습식 식각은 부식액, 예를 들면 HCl이나, HF 등의 용액을 그대로 웨이퍼의 표면에 도포하여 표면을 산화시켜 식각하는 공정을 말한다. 이에 대하여 건식 식각은 식각 가스를 플라즈마 상태로 만들어 상하에 전극을 이용하여 플라즈마 상태의 식각 가스를 웨이퍼에 충돌시킴으로써 식각하는 공정을 말한다. 이러한 건식 식각 공정으로는 이온 빔 식각(ion beam etching), 반응성 이온 식각(reactive ion etching ; RIE), 전자 싸이클로트론 공명(electron cyclotron resonance ; ECR), 및 유도 결합 플라즈마 반응성 이온 식각(inductively coupled plasma reactive ion etching ; ICPRE) 등의 고 밀도 플라즈마를 사용하는 식각 공정이 있는데, 이 중에서도 유도 결합 플라즈마를 이용한 반응성 이온 식각 공정을 통하여 가장 많은 연구가 이루어진다. IZO 박막의 식각 공정은 IZO 제조에 있어서 증착 이상으로 중요한 핵심 공정이며 반드시 선행되고 개발되어야 하는 공정임에도 불구하고, 이에 관한 식각 공정은 현재까지 발표된 바가 없다. 다만, IZO와 유사한 투명전극의 일종인 ZnO와 ITO 박막들을 유도 결합 플라즈마 식각 공정으로 식각한 연구 결과들이 보고되어 있다. 공정에 사용된 식각 가스들은 CH4와 Cl2 등이 있다. 보고된 ZnO 식각 연구에는 Cl2 식각 가스가 사용되었으며, 2800 Å/min 정도의 높은 식각 속도를 얻을 수 있었으나, 좋은 식각 프로파일에 관한 연구 결과는 보고되지 않았다. ITO 박막의 식각 공정에서 CH4 식각 가스를 이용하여 1300 Å/min 정도의 빠른 식각 속도를 얻을 수 있었으나 현재까지 좋은 식각 프로파일에 관한 연구 결과는 보고되지 않았다. Cl2 식각 가스를 이용한 경우에는 식각 속도가 빠르지 않으나 포토리지스트(photoresist; PR) 마스크(mask)를 사용하여 충분히 식각이 가능하였고 ITO 박막의 전기적 특성에 나쁜 영향을 미치지 않는다는 보고가 있다. There are two types of etching processes, dry etching and wet etching. Double wet etching refers to a process of oxidizing a surface by applying a solution such as a corrosion solution, for example, HCl or HF, onto the surface of a wafer as it is. On the other hand, dry etching refers to a process of making an etching gas into a plasma state and etching by colliding the etching gas in a plasma state with a wafer using electrodes above and below. Such dry etching processes include ion beam etching, reactive ion etching (RIE), electron cyclotron resonance (ECR), and inductively coupled plasma reactive ion. There is an etching process using a high density plasma, such as etching (ICPRE), among which the most research is made through a reactive ion etching process using an inductively coupled plasma. Although the etching process of the IZO thin film is an important core process beyond deposition in IZO manufacturing and a process that must be preceded and developed, the etching process has not been published until now. However, research results of etching ZnO and ITO thin films, which are similar to IZO, by inductively coupled plasma etching, have been reported. Etch gases used in the process include CH 4 and Cl 2 . In the reported ZnO etching study, Cl 2 etching gas was used, and a high etching rate of about 2800 min / min was obtained, but a good etching profile was not reported. In the etching process of the ITO thin film, the etching rate of about 1300 Å / min was obtained by using the CH 4 etching gas, but the results of the study on the good etching profile have not been reported. When Cl 2 etching gas is used, the etching speed is not fast, but it can be sufficiently etched by using a photoresist (PR) mask and it has been reported that it does not adversely affect the electrical properties of the ITO thin film.
이에 본 발명의 발명자들은 IZO 박막의 빠른 식각 속도와 우수한 식각 프로파일을 얻을 수 있고 IZO 박막의 광학적, 전기적 특성에 대한 식각 손상을 최소로 하며, 식각 공정에 의한 비용과 시간을 단축할 수 있는 효율적이고 경제성 있는 식각 공정을 개발하고 본 발명을 완성하였다. Therefore, the inventors of the present invention can obtain the fast etching speed and excellent etching profile of the IZO thin film, minimize the etch damage to the optical and electrical properties of the IZO thin film, and reduce the cost and time by the etching process. An economical etching process has been developed and the present invention has been completed.
본 발명은 빠른 식각 속도 및 재증착이 없는 높은 이방성(anisotropy) 식각 프로파일을 나타내는 인듐옥사이드-징크옥사이드의 건식 식각 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a dry etching method of indium oxide-zink oxide exhibiting a high etching rate and a high anisotropy etching profile without redeposition.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 염소를 함유하는 가스 또는 불소를 함유하는 가스와 불활성 가스의 혼합 가스를 식각 가스로 사용하고, 상기 식각 가스를 플라즈마화하여 플라즈마 중의 이온 및 라디칼에 의해 식각하는 단계를 포함하는 인듐옥사이드-징크옥사이드의 건식 식각 방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention uses a mixed gas of a gas containing chlorine or a gas containing fluorine and an inert gas as an etching gas, the plasma etching the etching gas to be etched by ions and radicals in the plasma It provides a dry etching method of the indium oxide- zinc oxide comprising the step.
또한, 본 발명은 상기 식각 방법에 의해 제조되는 인듐옥사이드-징크옥사이드를 제공한다.In addition, the present invention provides an indium oxide-zinc oxide prepared by the etching method.
본 발명에 의하면 일반적인 포토레지스트를 사용하여 적절한 식각 속도와 재증착이 없는 깔끔한 이방성 식각 프로파일을 나타내는 우수한 식각 특성을 갖는 인듐옥사이드-징크옥사이드(IZO)를 제공함으로써, 여러 가지 광전자소자(optoelectronic device), 박막 트랜지스터 액정 표시 소자(thin film transistor liquid crystal display; TFTLCD), 플라즈마 디스플레이 패널(plasma display panel; PDP), 유기 발광 다이오드(organic light emitting diode; OLED), 가스감지센서(gas-sensing diode), 및 태양전지(photovoltaic cell) 등의 여러 가지 소자들에 이용이 가능한 투명 전도성 산화물로서 많은 분야에 유용하게 사용될 수 있다.According to the present invention, by providing an indium oxide-zinc oxide (IZO) having excellent etching characteristics exhibiting a proper etching rate and a clean anisotropic etching profile without redeposition using a general photoresist, various optoelectronic devices, Thin film transistor liquid crystal display (TFTLCD), plasma display panel (PDP), organic light emitting diode (OLED), gas-sensing diode, and As a transparent conductive oxide that can be used in various devices such as a photovoltaic cell, it may be usefully used in many fields.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명은 염소를 함유하는 가스와 불활성 가스의 혼합 가스를 식각 가스로 사용하고, 상기 식각 가스를 플라즈마화하여 상기 플라즈마 중의 이온 및 라디칼에 의해 식각하는 단계를 포함하는 인듐옥사이드-징크옥사이드의 건식 식각 방법을 제공한다.The present invention uses a mixed gas of a chlorine-containing gas and an inert gas as an etching gas, and dry etching the indium oxide-zinc oxide by plasmalizing the etching gas and etching the ions and radicals in the plasma. Provide a method.
본 발명에 따른 식각 방법에 있어서, 식각시키고자 하는 IZO 물질과 화학적 반응을 일으켜 식각을 수행하기 위해 상기 식각 가스를 플라즈마 상태로 활성화시키는 방법을 특히 제한하는 것은 아니나, 바람직하게는 유도결합 플라즈마 반응성 이온 식각법(inductively coupled plasma reactive ion etch system; ICPRIE), 자기 증강 반응성 이온 식각법(magnetically enhanced reactive ion etching; MERIE), 반응성 이온 식각법 등을 사용할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 유도결합 플라즈마 반응성 이온 식각법을 포함하는 고밀도 플라즈마 식각 방법을 사용할 수 있다.In the etching method according to the present invention, a method of chemically reacting with an IZO material to be etched to activate the etching gas in a plasma state in order to perform etching is not particularly limited, but preferably inductively coupled plasma reactive ions. Etching (inductively coupled plasma reactive ion etch system (ICPRIE), magnetically enhanced reactive ion etching (MERIE), reactive ion etching, etc. may be used, more preferably inductively coupled plasma reactive ion etching. A high density plasma etching method including the method can be used.
본 발명에 따른 식각 방법은 식각 가스를 이용하여 식각 물질과 물리적 반응, 화학적 반응 또는 물리화학적 반응에 의하여 식각 대상, 즉 IZO 박막에 식각이 일어나도록 하게 한다. 본 발명에 따른 식각 방법에 있어서, 상기 식각 가스로는 염소를 함유하는 가스와 불활성 가스의 혼합 가스를 사용할 수 있다. 상기 염소를 함유하는 가스의 종류로는 Cl2 또는 BCl3를 사용하는 것이 바람직하나, 이에 제한 되지 않는다. The etching method according to the present invention uses the etching gas to cause the etching target, that is, the IZO thin film to be etched by the physical reaction, chemical reaction or physicochemical reaction with the etching material. In the etching method according to the present invention, a mixed gas of a gas containing chlorine and an inert gas may be used as the etching gas. As the type of gas containing chlorine, it is preferable to use Cl 2 or BCl 3 , but is not limited thereto.
또한, 본 발명에 따른 식각 방법에 있어서 상기 불활성 가스로는 He, Ne, Ar, N2 등의 가스를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 Ne, Ar을 사용할 수 있다.In addition, in the etching method according to the present invention, the inert gas may be a gas such as He, Ne, Ar, N 2 , and preferably, Ne, Ar may be used.
상기 식각 가스로 염소를 함유하는 가스와 불활성 가스의 혼합 가스를 사용하는 경우, 상기 염소를 함유하는 가스의 함유량은 10 내지 40 부피%이고, 잔부는 불활성 가스인 것이 바람직하다. 만약, 상기 염소를 함유하는 가스의 함유량이 10 부피% 미만이면 식각된 IZO 박막의 식각 측면에 재증착이 발생할 수 있고, 40 부피%를 초과하면 식각된 패턴의 측면경사가 완만해지는 등 식각 프로파일이 저하되는 문제가 있다. In the case where a mixed gas of a chlorine-containing gas and an inert gas is used as the etching gas, the content of the chlorine-containing gas is preferably 10 to 40% by volume, and the balance is an inert gas. If the content of the chlorine-containing gas is less than 10% by volume, redeposition may occur on the etched side of the IZO thin film. There is a problem of deterioration.
또한 본 발명은 우수한 식각 프로파일을 얻는다는 측면에서 상기 염소를 함유하는 식각 가스의 함량의 조절 외에 고밀도 플라즈마 식각 방법, 코일고주파 전력(coil rf power), dc-바이어스 전압(dc-bias voltage), 가스 압력(gas pressure)등의 조건을 최적화할 수 있다. 이를 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.In addition, the present invention provides a high-density plasma etching method, coil rf power, dc-bias voltage, gas in addition to controlling the content of the chlorine-containing etching gas in terms of obtaining an excellent etching profile. Conditions such as gas pressure can be optimized. Looking at this in detail.
먼저, 상기 코일 고주파 전력은 500 내지 850 W인 것이 바람직하다. 만약 상 기 코일 고주파 전력이 500 W 보다 작으면 식각 면의 경사도가 완만하여 수직적인 식각이 일어나지 않는 문제가 있고, 850 W 보다 크면 재증착이 일어날 확률이 높은 문제가 있다. First, the coil high frequency power is preferably 500 to 850 W. If the coil high frequency power is less than 500W, there is a problem that the vertical etching does not occur because the inclination of the etching surface is gentle, and if it is larger than 850W, there is a high probability of re-deposition.
다음으로 상기 dc-바이어스 전압은 100 내지 250 V인 것이 바람직하다. 만약 상기 dc-바이어스 전압이 100 V 보다 작으면 식각 속도가 낮은 문제가 있고 250 V 보다 크면 재증착 물질이 관찰될 확률이 높은 문제가 있다. Next, the dc-bias voltage is preferably 100 to 250 V. If the dc-bias voltage is less than 100 V, there is a problem that the etching rate is low, and if it is greater than 250 V, there is a high probability that a redeposit material is observed.
나아가, 상기 식각 가스 압력은 1 내지 10 mTorr로 조절되는 것이 바람직하다. 상기 압력범위에서 식각 속도와 식각 프로파일 모두 큰 변화가 없었으며 우수한 식각 프로파일을 제공한다.Further, the etching gas pressure is preferably adjusted to 1 to 10 mTorr. In the pressure range, both the etching rate and the etching profile did not change significantly and provide an excellent etching profile.
또한, 본 발명에 사용되는 상기 식각 가스로는 불소를 함유하는 가스와 불활성 가스의 혼합 가스를 사용할 수 있다. 이 경우 상기 불소를 함유하는 가스로는 CF4, C2F6, C3F8, NF3 등을 사용할 수 있으며, 상기 불활성 가스로는 염소를 함유하는 가스에서 혼합 사용되는 불활성 가스를 그대로 사용할 수 있다.In addition, a mixed gas of a fluorine-containing gas and an inert gas may be used as the etching gas used in the present invention. In this case, CF 4 , C 2 F 6 , C 3 F 8 , NF 3, etc. may be used as the fluorine-containing gas, and as the inert gas, an inert gas mixed with a chlorine-containing gas may be used as it is. .
본 발명의 식각 방법에 있어서, 상기 불소를 함유하는 가스와 불활성 가스의 혼합 가스를 사용하는 경우, 상기 불소를 함유하는 가스의 함유량은 20 내지 60 부피% 이고, 잔부는 불활성 가스인 것이 바람직하다. 만약, 상기 불소를 함유하는 가스의 함유량이 20 부피% 미만이면 식각된 IZO 박막의 식각 측면에 재증착이 발생할 수 있는 문제가 있고, 60 부피%를 초과하면 식각 프로파일이 저하되는 문제가 있다. In the etching method of the present invention, when a mixed gas of the fluorine-containing gas and the inert gas is used, the content of the fluorine-containing gas is 20 to 60% by volume, and the balance is preferably an inert gas. If the content of the fluorine-containing gas is less than 20% by volume, there is a problem that redeposition may occur on the etched side of the IZO thin film that is etched, and when the content of the fluorine-containing gas exceeds 60% by volume, the etching profile may be lowered.
또한 본 발명은 우수한 식각 프로파일을 얻는다는 측면에서 상기 불소를 함유하는 식각 가스의 함량의 조절 외에 고밀도 플라즈마 식각 방법, 코일 고주파 전력(coil rf power), dc-바이어스 전압(dc-bias voltage), 가스 압력(gas pressure)등의 조건을 최적화할 수 있다. 이를 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.In addition, the present invention provides a high-density plasma etching method, coil high frequency power (coil rf power), dc-bias voltage (gas), gas in addition to controlling the content of the fluorine-containing etching gas in terms of obtaining an excellent etching profile Conditions such as gas pressure can be optimized. Looking at this in detail.
먼저, 상기 코일 고주파 전력은 500 내지 1000 W인 것이 바람직하다. 만약 상기 코일 고주파 전력이 500 W 보다 작으면 식각 면의 경사도가 낮아 500 W 이상인 경우보다 식각 프로파일이 열등한 문제가 있으며, 1000 W 보다 크면 재증착이 발생할 확률이 높은 문제가 있다. First, the coil high frequency power is preferably 500 to 1000 W. If the coil high frequency power is less than 500 W, the inclination of the etching surface is low, the etching profile is inferior to the case of more than 500 W, if larger than 1000 W there is a high probability of redeposition occurs.
다음으로 상기 dc-바이어스 전압은 200 내지 300 V인 것이 바람직하다. 만약 상기 dc-바이어스 전압이 200 V 보다 작으면 식각 면의 경사도가 감소되는 문제가 있으며, 상기 dc-바이어스 전압이 300 V 보다 크면 장치의 특성에 열화가 발생하는 문제가 있다. Next, the dc-bias voltage is preferably 200 to 300 V. If the dc-bias voltage is less than 200 V, there is a problem that the inclination of the etching surface is reduced. If the dc-bias voltage is greater than 300 V, deterioration of characteristics of the device occurs. there is a problem.
나아가, 상기 식각 가스 압력은 1 내지 5 mTorr로 조절되는 것이 바람직하다. 상기 식각 가스 압력이 5 mTorr를 초과하면 식각 속도가 매우 낮은 문제가 발생하고 식각 프로파일도 열화되는 결과를 초래한다.Further, the etching gas pressure is preferably adjusted to 1 to 5 mTorr. If the etching gas pressure exceeds 5 mTorr, the problem is that the etching rate is very low, resulting in degradation of the etching profile.
또한 본 발명은 상술한 식각 방법에 따라 제조되는 인듐옥사이드-징크옥사이드를 제공한다. 이러한 본 발명에 따른 식각 방법은 인듐옥사이드-틴옥사이드, 인듐옥사이드, 징크옥사이드 박막에도 적용될 수 있다.In another aspect, the present invention provides an indium oxide- zinc oxide prepared according to the etching method described above. The etching method according to the present invention can also be applied to indium oxide-tin oxide, indium oxide, zinc oxide thin film.
이하, 본 발명을 실시예 및 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명한 다. 단, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and the accompanying drawings. However, the following examples are merely to illustrate the invention, but the content of the present invention is not limited by the following examples.
<< 실시예Example 1> 1> ClCl 22 /Of ArAr 식각Etching 가스를 이용한 Gas 인듐옥사이드Indium oxide -- 징크옥사이드의Zinc oxide 제조 Produce
Cl2/Ar의 혼합 가스를 식각 가스로 사용하고 고밀도 유도결합 플라즈마 반응성 이온 식각 시스템을 사용하여 식각된 인듐옥사이드-징크옥사이드를 제조하였다. Etched indium oxide-zinc oxide was prepared using a mixed gas of Cl 2 / Ar as an etching gas and using a high density inductively coupled plasma reactive ion etching system.
인듐옥사이드-징크옥사이드의 제조를 위해 사용된 IZO 박막은 RF 마그네트론 스퍼터링법을 이용하여 Si 기판 위에 두께 2500 Å으로 증착되었다. 증착된 IZO 박막은 포토레지스트(photoresist: AZ1512)에 의하여 1.1 ㎛의 두께로 도포되었고, 포토리소그래피(photolithography) 공정을 적용하여 패터닝(patterning) 되었다. 식각 장치로는 고밀도 유도결합 플라즈마 반응성 이온 식각 시스템(inductively coupled plasma reactive ion etch system; ICPRIE)(A-Tech ICPRIE, A-Tech System, 한국)을 사용하였다.The IZO thin film used for the preparation of indium oxide-zinc oxide was deposited to a thickness of 2500 kPa on a Si substrate using RF magnetron sputtering. The deposited IZO thin film was coated with a photoresist (AZ1512) to a thickness of 1.1 μm and patterned by applying a photolithography process. As an etching apparatus, a high density inductively coupled plasma reactive ion etch system (ICPRIE) (A-Tech ICPRIE, A-Tech System, Korea) was used.
본 발명의 식각 가스로 Cl2/Ar을 사용하는 경우, 식각 가스의 농도(부피%), 코일 고주파 전력(W), dc-바이어스 전압(V), 식각 가스의 압력(mTorr)을 각각 20 부피% Cl2/80 부피% Ar, 700 W, 200 V, 5 mTorr를 표준 식각 조건으로 고정하여 각각의 공정 변수들을 변화시켜 IZO 박막의 식각 속도 및 식각 프로파일을 조사하였다.When Cl 2 / Ar is used as the etching gas of the present invention, the concentration of the etching gas (vol%), the coil high frequency power (W), the dc-bias voltage (V), and the pressure of the etching gas (mTorr) are respectively 20 vol. % Cl 2/80 by changing each of the process variables on the volume% Ar, 700 W, 200 V , 5 mTorr by fixing in a standard etching conditions were the etch rate and etch profile of the IZO film.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 IZO 박막의 식각 공정의 절차를 나타낸 그림이다. 각각의 그림은 (a) Si 웨이퍼 위에 증착된 IZO 박막, (b) Lithography 공정에 의해 패터닝된 IZO 박막, (c) 식각 공정 후 IZO 박막, 그리고 (d) PR 제거 후 IZO 박막을 나타낸다. 1 An illustration of the etching process of the IZO thin film according to an embodiment of the present invention. Each figure shows (a) an IZO thin film deposited on a Si wafer, (b) an IZO thin film patterned by the Lithography process, (c) an IZO thin film after the etching process, and (d) an IZO thin film after PR removal.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 Cl2/Ar 식각 가스의 농도 변화에 대한 IZO 박막의 식각 속도 변화 그래프이다. 도 2를 참조하면, 부식성 가스인 Cl2 가스의 농도가 증가함에 따라서 IZO 박막의 식각 속도는 60 부피% Cl2 농도까지는 증가하였다가 이후의 농도에서는 점차적으로 감소하는 경향을 보였다. FIG. 2 is a graph illustrating changes in etching rates of IZO thin films with respect to changes in concentration of Cl 2 / Ar etching gas according to an embodiment of the present invention. FIG. Referring to FIG. 2 , as the concentration of the corrosive gas Cl 2 increases, the etching rate of the IZO thin film is 60% by volume Cl 2. It increased up to the concentration and then gradually decreased at the subsequent concentration.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 Cl2/Ar 식각 가스의 농도 변화에 대한 IZO 박막의 식각 프로파일 변화를 나타낸 전계방사 주사전자현미경(field emission scanning electron microscope; FESEM) 사진이다. 도 3을 참조하면, 순수한 Ar 가스를 이용하여 식각된 IZO 박막은 식각된 박막의 측면에 다량의 재증착 물질(redeposited meterials)이 형성된 것이 관찰되었다. 그러나 10 부피% Cl2로 부터 40 부피% Cl2 농도의 식각 가스가 사용된 경우에 식각된 측면의 경사가 80도 이상이었다. 즉, 수직적인 우수한 이방성(anisotropy) 식각 프로파일을 보였다. 3 is a field emission scanning electron microscope (FESEM) photograph showing the change in the etching profile of the IZO thin film with respect to the concentration change of the Cl 2 / Ar etching gas according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3 , it was observed that a large amount of redeposited meterials were formed on the side of the IZO thin film etched using pure Ar gas. But from 10% by volume Cl 2 to 40% by volume Cl 2 When the concentration of etching gas was used, the inclination of the etched side was 80 degrees or more. That is, it showed a good vertical anisotropy etching profile.
한편, Cl2 가스의 농도가 증가함에 따라서 식각된 IZO 박막의 측면 식각 경사도가 점점 더 낮아지는 것을 알 수 있다. 이는 측면 식각 특성을 가진 고농도의 Cl2 가스 내에서 증가된 Cl 라디칼에 의하여 포토레지스트와 IZO 박막 측면의 수평 방향으로의 식각 속도를 증가시킴으로써 상대적으로 수평방향의 식각 속도가 증가하였기 때문인 것으로 판단된다. Meanwhile, Cl 2 As the concentration of the gas increases, the side etch gradient of the IZO thin film is lowered. This may be due to the increase in the etch rate in the horizontal direction of the photoresist and the IZO thin film side by the increased Cl radicals in the high concentration Cl 2 gas having lateral etching characteristics.
고밀도 플라즈마 식각법 중의 하나인 유도결합 반응성 이온 식각법(ICPRIE)에서 식각의 주요 공정 변수들은 식각 가스, 코일 고주파 전력, 기판에 인가되는 dc-바이어스 전압, 그리고 가스 압력 등이다.In inductively coupled reactive ion etching (ICPRIE), one of the high density plasma etching methods, the main process parameters of etching are etching gas, coil high frequency power, dc-bias voltage applied to the substrate, and gas pressure.
도 2와 도 3에서 얻은 식각 결과로부터 식각 가스의 농도를 20 부피% Cl2/ 80 부피% Ar으로 고정하여 700 W 코일 고주파 전력, 200 V dc-바이어스 전압, 5 mTorr 가스 압력을 표준 식각 조건으로 고정하여 각각의 공정 변수들을 변화시켜 IZO 박막의 식각 속도 및 식각 프로파일을 조사하였다. From the etching results obtained in FIGS . 2 and 3 , the concentration of the etching gas was fixed at 20% by volume Cl 2 /80% by volume Ar, and 700 W coil high frequency power, 200 V dc-bias voltage, and 5 mTorr gas pressure were used as standard etching conditions. The etch rates and etch profiles of the IZO thin films were investigated by varying the process parameters by fixing them.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 코일 고주파전력의 변화에 대한 IZO 박막의 식각 속도 변화를 나타낸 그래프이다. 도 4를 참조하면, 코일 고주파 전력이 500 W에서 900 W로 변화함에 따라 IZO 박막의 식각 속도는 대략 670 Å/min에서 1100 Å/min으로 증가하였다. 이는 코일 전력이 증가함에 따라서 플라즈마 밀도가 증가하여 식각 속도가 증가한 결과이다. 4 is a graph showing the change in the etching rate of the IZO thin film with respect to the change in the coil high-frequency power according to an embodiment of the present invention. 4 For reference, as the coil high frequency power was changed from 500 W to 900 W, the etching rate of the IZO thin film increased from approximately 670 Å / min to 1100 Å / min. This is the result of increasing the plasma density and the etching rate as the coil power increases.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 코일 고주파 전력 변화에 대한 IZO 박막의 식각 프로파일 변화를 나타낸 전계방사 주사전자현미경 사진이다. 도 5를 참조하면, 코일 고주파 전력의 증가에 따른 IZO 박막의 식각 경사는 수직적으로 개선되는 결과를 보이는 것이 관찰되었으며, 900 W의 고주파 전력에서 식각된 박막의 측면에 다량의 재증착 물질이 형성된 것이 관찰되었다. 이는 높은 고주파 전력에 의 하여 플라즈마 밀도가 증가하고 그 결과로서 증가한 Ar 양이온에 의한 수직적 스퍼터링 식각효과가 강화됨에 따라서 시료 표면위로 스퍼터되어 증가된 IZO의 물질이 Cl 라디칼과 충분히 반응하지 못하여 식각 측면에 남은 결과라고 판단된다. 5 is a field emission scanning electron micrograph showing a change in the etching profile of the IZO thin film with respect to the coil high frequency power change according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 5 , it was observed that the etch inclination of the IZO thin film with the increase of the coil high frequency power was improved vertically, and a large amount of redeposit material was formed on the side of the etched thin film at 900 W high frequency power. Was observed. This is because the plasma density is increased by the high frequency power, and as a result, the vertical sputtering etching effect by the increased Ar cation is sputtered on the sample surface, so that the increased IZO material does not react sufficiently with Cl radicals and remains on the etching side. I think it's a result.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 dc-바이어스 전압의 변화에 대한 IZO 박막의 식각 속도 변화를 나타낸 그래프이다. 도 6을 참조하면, dc-바이어스 전압이100 V에서 300 V로 증가함에 따라 IZO 박막의 식각 속도는 대략 590 Å/min에서 1060 Å/min으로 증가하였다. 이는 기판에 인가되는 dc-바이어스의 증가에 따라서 플라즈마 내의 양이온들이 더 큰 에너지를 가지고 IZO 박막을 끌려오기 때문이다. 6 is a graph illustrating a change in etching rate of an IZO thin film with respect to a change in a dc-bias voltage according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 6 , as the dc-bias voltage was increased from 100 V to 300 V, the etching rate of the IZO thin film increased from approximately 590 Å / min to 1060 Å / min. This is because as the dc-bias applied to the substrate increases, the cations in the plasma attract the IZO thin film with greater energy.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 dc-바이어스 전압 변화에 따른 IZO 박막의 식각 프로파일 변화를 나타낸 전계방사 주사전자현미경 사진이다. 도 7을 참조하면, 기판에 인가되는 dc-바이어스 전압을 100 V, 200 V, 및 300 V로 변화시켜 식각한 후에 IZO 박막의 식각 프로파일을 관찰하였다. dc-바이어스 전압이 증가할 수록 식각 프로파일이 개선되는 것을 관찰하였으며, 300 V의 dc-바이어스 전압에서 식각된 박막의 측면에 재증착 물질이 관찰되었다. 이는 상대적으로 양이온의 수직적인 스퍼터링 식각 효과가 Cl 라디칼에 의한 화학반응보다 크기 때문에 나타나는 결과라고 판단된다. 7 is a field emission scanning electron micrograph showing a change in the etching profile of the IZO thin film according to the dc-bias voltage change according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 7 , the etching profile of the IZO thin film was observed after etching by changing the dc-bias voltage applied to the substrate to 100 V, 200 V, and 300 V. FIG. As the dc-bias voltage was increased, the etching profile was improved, and redeposition material was observed on the side of the etched thin film at the dc-bias voltage of 300 V. This is because the vertical sputter etching effect of the cation is larger than the chemical reaction by Cl radical.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 가스 압력의 변화에 대한 IZO 박막의 식각 속도 변화를 나타낸 그래프이다. 도 8을 참조하면, 반응기 내의 가스 압력이 1 mTorr 에서 10 mTorr로 증가함에 따라 IZO 박막의 식각 속도는 거의 일정하에 유지되었다. 이는 높은 압력에서 더 많은 라디칼이 발생하여 IZO 박막의 식각 속도는 거의 일정하게 유지되었다. 이는 높은 압력에서 더 많은 라디칼이 발생하여 IZO 박막의 식각 속도를 증가시킬 수 있으나 다른 한편으로 높은 압력에서 이온들의 평균자유행로(mean free path)가 감소하여 그 결과로서 이온에 의한 스퍼터링이 감소하여 최종적인 식각 속도에는 변화가 없는 것으로 해석된다. 8 is a graph showing a change in the etching rate of the IZO thin film with respect to a change in gas pressure according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 8 , as the gas pressure in the reactor increased from 1 mTorr to 10 mTorr, the etching rate of the IZO thin film remained almost constant. This generated more radicals at higher pressure, so the etching rate of the IZO thin film remained almost constant. This can increase the etching rate of the IZO thin film by generating more radicals at higher pressures, but on the other hand the mean free path of ions at higher pressures is reduced, resulting in reduced sputtering by ions It is interpreted that there is no change in the normal etching rate.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 가스 압력 변화에 따른 IZO 박막의 식각 프로파일 변화를 나타낸 전계방사 주사전자현미경 사진이다. 도 9를 참조하면, 반응기 내의 가스 압력을, 1 mTorr, 5 mTorr, 및 10 mTorr로 변화시켜 가면서 IZO박막을 식각하여 식각 프로파일을 관찰하였다. 세 조건에서 IZO박막의 식각 경사는 큰 차이 없이 비슷한 결과를 보였다. 다만, 반응기 내의 가스 압력을 각각 1, 5, 10 mTorr로 하여 IZO를 제조한 경우, 식각된 IZO의 식각 면을 관찰 하였을 때, 식각 면의 경사가 대략 80도 이상 되어 수직에 가까운 이상적인 이방성 식각 프로파일을 보였고, 재증착이 없는 깨끗한 식각 프로파일을 관찰할 수 있었다. 9 is a field emission scanning electron micrograph showing a change in the etching profile of the IZO thin film according to the gas pressure change according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 9 , the IZO thin film was etched while changing the gas pressure in the reactor to 1 mTorr, 5 mTorr, and 10 mTorr, and the etching profile was observed. The etching slopes of IZO thin films under three conditions showed similar results without any significant difference. However, when IZO was manufactured with the gas pressures in the reactor as 1, 5, and 10 mTorr, respectively, when the etched surface of the IZO was etched, the inclined surface of the etched surface was approximately 80 degrees or more, so that the ideal anisotropic etch profile was close to vertical. A clear etch profile without redeposition was observed.
<< 실시예Example 2> 2> CC 22 FF 66 /Of ArAr 식각Etching 가스를 이용한 Gas 인듐옥사이드Indium oxide -- 징크옥사이드의Zinc oxide 제조 Produce
C2F6/Ar의 혼합 가스를 식각 가스로 사용하고 고밀도 유도결합 플라즈마 반응성 이온 식각 시스템을 사용하여 식각된 인듐옥사이드-징크옥사이드를 제조하였다. Etched indium oxide-zinc oxide was prepared using a mixed gas of C 2 F 6 / Ar as an etching gas and using a high density inductively coupled plasma reactive ion etching system.
인듐옥사이드-징크옥사이드의 제조를 위해 사용된 IZO 박막, 증착 공정, 식각 장치는 상기 실시예 1에서와 같다.The IZO thin film, the deposition process, and the etching apparatus used for the preparation of the indium oxide-zinc oxide are the same as in Example 1 above.
본 발명의 식각 가스로 C2F6/Ar을 사용하는 경우, 식각 가스의 농도(부피%), 코일 고주파 전력(W), dc-바이어스 전압(V), 식각 가스의 압력(mTorr)을 각각 20 부피% C2F6/80 부피% Ar, 700 W, 200 V, 5 mTorr를 표준 식각 조건으로 고정하여 각각의 공정 변수들을 변화시켜 IZO 박막의 식각 속도 및 식각 프로파일을 조사하였다.When C 2 F 6 / Ar is used as the etching gas of the present invention, the concentration of the etching gas (% by volume), the coil high frequency power (W), the dc-bias voltage (V), and the pressure of the etching gas (mTorr), respectively 20 vol% C 2 F 6/80 vol% Ar, 700 W, 200 V , to hold the 5 mTorr by standard etching condition is changed respective process parameters were investigated etch rate and etch profile of the IZO film.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 C2F6/Ar 식각 가스의 농도 변화에 대한 IZO 박막의 식각 속도 변화 그래프이다. 도 10을 참조하면, 불소 계열의 대표적인 식각 가스인 C2F6 가스를 이용하고 700 W의 코일 고주파 전력, 200 V의 dc-바이어스 전압, 5 mTorr의 공정압력에서 유도결합 플라즈마 반응성 이온 식각 장비를 사용하여 IZO 박막을 식각하여 얻은 결과이다. C2F6 가스의 20 부피% 농도가 첨가된 후에 IZO 박막의 식각 속도는 급속하게 감소하였으며, 이후의 농도에서는 C2F6 농도가 증가할수록 점차적으로 감소하는 경향을 보였다. FIG. 10 is a graph illustrating changes in etching rates of IZO thin films with respect to changes in concentration of C 2 F 6 / Ar etching gas according to an embodiment of the present invention. FIG. Referring to FIG. 10 , C 2 F 6 which is a typical etching gas of fluorine series The IZO thin film was etched using gas, inductively coupled plasma reactive ion etching equipment at 700 W coil high frequency power, 200 V dc-bias voltage, and 5 mTorr process pressure. C 2 F 6 After 20 vol% concentration of the gas was added, the etching rate of the IZO thin film rapidly decreased, and at a later concentration, C 2 F 6 As the concentration increased, it tended to decrease gradually.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 C2F6/Ar 식각 가스의 농도 변화에 대한 IZO 박막의 식각 프로파일 변화를 나타낸 전계방사 주사전자현미경 사진이다. 도 11을 참조하면, 순수한 Ar 가스를 이용하여 식각된 IZO 박막은 식각된 박막의 측면에 다량의 재증착 물질이 형성된 것이 관찰되었다. 그러나 20 부피% C2F6로 부터 100 부피% C2F6 가스를 사용한 IZO 박막의 식각 결과는 식각된 측면에 재증착이 없는 식각 프로파일이 관찰되었다. 특히 20 부피% C2F6 농도의 식각 가스가 사용된 경우에 식각된 측면의 경사가 대략 75도 정도 되었다. 즉, 비교적 수직적인 우수한 이방성 식각 프로파일을 보였다. FIG. 11 is a field emission scanning electron micrograph showing a change in an etching profile of an IZO thin film with respect to a change in concentration of a C 2 F 6 / Ar etching gas according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 11 , it was observed that a large amount of redeposit material was formed on the side of the IZO thin film etched using pure Ar gas. But from 20% by volume C 2 F 6 100 volume% C 2 F 6 The etching result of IZO thin film using gas was observed with an etching profile without redeposition on the etched side. Especially 20% by volume C 2 F 6 When the concentration of etching gas was used, the inclination of the etched side was about 75 degrees. That is, it showed an excellent anisotropic etching profile that is relatively vertical.
한편, C2F6 가스의 농도가 증가함에 따라서 식각된 IZO 박막의 측면 식각 경사도가 점점 더 낮아져, 60 부피%를 초과하는 범위에서는 식각 면의 경사도가 거의 수평에 가까운 것을 관찰할 수 있다. 이는 측면 식각 특성을 가진 고농도의 C2F6 가스 내에서 증가된 F 라디칼에 의하여 포토레지스트와 IZO 박막 측면의 수평 방향으로의 식각 속도를 증가시킴으로써 상대적으로 수평방향의 식각 속도가 증가하였기 때문인 것으로 판단된다. Meanwhile, C 2 F 6 As the concentration of the gas increases, the side etch inclination of the IZO thin film is gradually lowered, and it can be observed that the inclination of the etch surface is almost horizontal in the range exceeding 60% by volume. This may be due to the increase in the horizontal etch rate of the photoresist and IZO thin film by the increased F radicals in the high concentration C 2 F 6 gas with lateral etching characteristics. Become .
도 10과 도 11에서 얻은 식각 결과로부터 식각 가스의 농도를 20 부피% C2F6/80 부피% Ar으로 고정하여 700 W 코일 고주파 전력, 200 V dc-바이어스 전압, 5 mTorr 가스 압력을 표준 식각 조건으로 고정하여 각각의 공정 변수들을 변화시켜 IZO 박막의 식각 속도 및 식각 프로파일을 조사하였다. From the etching results obtained in FIGS. 10 and 11 , the concentration of the etching gas was fixed at 20% by volume C 2 F 6 /80% by volume Ar, and 700 W coil high frequency power, 200 V dc-bias voltage, and 5 mTorr gas pressure were used as standard etching. The etch rate and etch profile of the IZO thin films were investigated by varying the process parameters by fixing the conditions.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 코일 고주파전력의 변화에 대한 IZO 박막의 식각 속도 변화를 나타낸 그래프이다. 도 12를 참조하면, 코일 고주파 전력이 500 W에서 900 W로 변화함에 따라 IZO 박막의 식각 속도는 대략 140 Å/min에서 350 Å/min으로 증가하였다. 이는 코일 전력이 증가함에 따라서 플라즈마 밀도가 증가하여 식각 속도가 증가한 결과이다. 12 is a graph showing a change in the etching rate of the IZO thin film with respect to a change in the coil high-frequency power according to an embodiment of the present invention. Figure 12 For reference, as the coil high frequency power was changed from 500 W to 900 W, the etching rate of the IZO thin film increased from approximately 140 mW / min to 350 mW / min. This is the result of increasing the plasma density and the etching rate as the coil power increases.
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 코일 고주파 전력 변화에 대한 IZO 박막의 식각 프로파일 변화를 나타낸 전계방사 주사전자현미경 사진이다. 도 13을 참조하면, 코일 고주파 전력의 증가에 따른 IZO 박막의 식각 경사는 수직적으로 개선되는 결과를 보이는 것이 관찰되었다. 이는 플라즈마 밀도의 증가에 따른 F 라디칼의 증가보다 Ar 양이온의 증가에 의한 수직적 식각 효과가 강화되었기 때문이다. 13 is a field emission scanning electron micrograph showing a change in the etching profile of the IZO thin film with respect to the coil high frequency power change according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 13 , it was observed that the etching inclination of the IZO thin film is increased vertically with the increase of the coil high frequency power. This is because the vertical etching effect due to the increase of the Ar cation is enhanced rather than the increase of the F radical with the increase of the plasma density.
도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 dc-바이어스 전압의 변화에 대한 IZO 박막의 식각 속도 변화를 나타낸 그래프이다. 도 14를 참조하면, dc-바이어스 전압이 100 V에서 300 V로 증가함에 따라 IZO 박막의 식각 속도는 대략 75 Å/min에서 410 Å/min으로 증가하였다. 이는 기판에 인가되는 dc-바이어스의 증가에 따라서 플라즈마 내의 양이온들이 더 큰 에너지를 가지고 IZO 박막으로 끌려오기 때문이다. 14 is a graph illustrating a change in etching rate of an IZO thin film with respect to a change in a dc-bias voltage according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 14 , as the dc-bias voltage was increased from 100 V to 300 V, the etching rate of the IZO thin film was increased from approximately 75 mA / min to 410 mA / min. This is because as the dc-bias applied to the substrate increases, the cations in the plasma are attracted to the IZO thin film with greater energy.
도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 dc-바이어스 전압 변화에 따른 IZO 박막의 식각 프로파일 변화를 나타낸 전계방사 주사전자현미경 사진이다. 도 15를 참조하면, 기판에 인가되는 dc-바이어스 전압을 100 V, 200 V, 및 300 V로 변화시켜 식각한 후에 IZO 박막의 식각 프로파일을 관찰하였다. dc-바이어스 전압이 증가할 수록 식각 프로파일이 개선되는 것이 관찰되었다. 이는 상대적으로 양이온의 수직적인 스퍼터링 식각 효과가 증가하기 때문에 나타나는 결과라고 판단된다. 15 is a field emission scanning electron micrograph showing a change in the etching profile of the IZO thin film according to the dc-bias voltage change according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 15 , the etching profile of the IZO thin film was observed after etching by changing the dc-bias voltage applied to the substrate to 100 V, 200 V, and 300 V. FIG. It was observed that the etching profile improved as the dc-bias voltage increased. This is considered to be a result of the increase in the vertical sputter etching effect of the cation relatively.
도 16은 본 발명의 일실시예에 따른 가스 압력의 변화에 대한 IZO 박막의 식각 속도 변화를 나타낸 그래프이다. 도 16을 참조하면, 반응기 내의 가스 압력이 1 mTorr 에서 10 mTorr로 증가함에 따라 IZO 박막의 식각 속도는 대략 310Å/min에서 55Å/min로 감소하였다. 이는 낮은 압력에서 형성된 플라즈마의 평균자유행로가 높은 압력에서 보다 길기 때문에, 즉, 낮은 압력 조건에서는 양이온들이 내부물질들과 충돌이 적게 되어 더 많은 양이온이 시료의 표면에 도달하여 식각을 진행시키기 때문이다. 16 is a graph showing the change in etching rate of the IZO thin film with respect to the change in gas pressure according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 16 , as the gas pressure in the reactor increased from 1 mTorr to 10 mTorr, the etching rate of the IZO thin film decreased from approximately 310 kW / min to 55 kW / min. This is because the mean free path of the plasma formed at low pressure is longer than at high pressure, i.e. under low pressure conditions, the cations have less collisions with the internals and more cations reach the surface of the sample to proceed with etching. .
도 17은 본 발명의 일실시예에 따른 가스 압력 변화에 따른 IZO 박막의 식각 프로파일 변화를 나타낸 전계방사 주사전자현미경 사진이다. 도 17을 참조하면, 반응기 내의 가스 압력을, 1 mTorr, 5 mTorr, 및 10 mTorr로 변화시켜 가면서 IZO 박막을 식각하여 식각 프로파일을 관찰하였다. 세 조건에서 IZO박막의 식각 경사는 가스 압력이 낮을수록 식각 프로파일이 개선되는 결과가 보였고, 특히, 10mTorr하에서는 식각 속도가 현저히 감소하는 것을 관찰할 수 있었다. 이는 낮은 압력일수록 형성된 플라즈마 입자들의 평균자유행로가 더욱 길기 때문에 양이온이 수직적인 식각 효과가 증가하여 얻어진 결과이다. 17 is a field emission scanning electron micrograph showing a change in the etching profile of the IZO thin film according to the gas pressure change according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 17 , the IZO thin film was etched while changing the gas pressure in the reactor to 1 mTorr, 5 mTorr, and 10 mTorr, and the etching profile was observed. Under three conditions, the etching slope of IZO thin film was improved as the gas pressure was lower. Especially, the etching rate was significantly decreased under 10mTorr. This is because the lower the pressure, the longer the average free path of the formed plasma particles, and thus the vertical etching effect of the cation increases.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 IZO 물질의 식각 공정 절차를 나타낸 도면이고; 1 is a view showing an etching process procedure of an IZO material according to one embodiment of the present invention;
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 Cl2/Ar 식각 가스의 농도 변화에 대한 IZO 물질의 식각 속도 변화 그래프이고; FIG. 2 is a graph of change in etching rate of IZO material with respect to concentration change of Cl 2 / Ar etching gas according to an embodiment of the present invention; FIG .
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 Cl2/Ar 식각 가스의 농도 변화에 대한 IZO 물질의 식각 프로파일 변화를 나타낸 전계방사 주사전자현미경(field emission scanning electron microscope; FESEM) 사진이고; 3 is a field emission scanning electron microscope (FESEM) photograph showing the change in the etching profile of the IZO material with respect to the concentration change of Cl 2 / Ar etching gas according to an embodiment of the present invention;
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 코일 고주파 전력 변화에 대한 IZO 물질의 식각 속도 변화 그래프이고; 4 is a graph of etching rate change of IZO material with respect to coil high frequency power change according to an embodiment of the present invention;
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 코일 고주파 전력 변화에 대한 IZO 물질의 식각 프로파일 변화를 나타낸 전계방사 주사전자현미경 사진이고; 5 is a field emission scanning electron micrograph showing a change in the etching profile of the IZO material with respect to the coil high frequency power change according to an embodiment of the present invention;
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 dc-바이어스 전압 변화에 대한 IZO 물질의 식각 속도 변화 그래프이고; FIG. 6 is a graph of etching rate change of IZO material with respect to a dc-bias voltage change according to an embodiment of the present invention; FIG .
도 7은 본 발명의 일 실예에 따른 dc-바이어스 전압 변화에 대한 IZO 물질의 식각 프로파일 변화를 나타낸 전계방사 주사전자현미경 사진이고; 7 is a field emission scanning electron micrograph showing a change in the etching profile of the IZO material with respect to the dc-bias voltage change according to an embodiment of the present invention;
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 가스 압력 변화에 대한 IZO 물질의 식각 속도 변화 그래프이고; 8 is a graph of change in etching rate of IZO material against gas pressure change according to an embodiment of the present invention;
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 가스압력 변화에 대한 IZO 물질의 식각 프로파일 변화를 나타낸 전계방사 주사전자현미경 사진이고; 9 is a field emission scanning electron micrograph showing the change in the etching profile of the IZO material to the gas pressure change according to an embodiment of the present invention;
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 C2F6/Ar 식각 가스의 농도 변화에 대한 IZO 물질의 식각 속도 변화 그래프이고; 10 is a graph showing the change in the etching rate of the IZO material with respect to the concentration change of the C 2 F 6 / Ar etching gas according to an embodiment of the present invention;
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 C2F6/Ar 식각 가스의 농도 변화에 대한 IZO 물질의 식각 프로파일 변화를 나타낸 전계방사 주사전자현미경(field emission scanning electron microscope; FESEM) 사진이고; FIG. 11 is a field emission scanning electron microscope (FESEM) photograph showing the change in the etching profile of the IZO material with respect to the concentration change of the C 2 F 6 / Ar etching gas according to one embodiment of the present invention; FIG.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 코일 고주파 전력 변화에 대한 IZO 물질의 식각 속도 변화 그래프이고; 12 is a graph of etching rate change of IZO material with respect to coil high frequency power change according to an embodiment of the present invention;
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 코일 고주파 전력 변화에 대한 IZO 물질의 식각 프로파일 변화를 나타낸 전계방사 주사전자현미경 사진이고; 13 is a field emission scanning electron micrograph showing a change in the etching profile of the IZO material with respect to the coil high frequency power change in accordance with an embodiment of the present invention;
도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 dc-바이어스 전압 변화에 대한 IZO 물질의 식각 속도 변화 그래프이고; 14 is a graph of etching rate change of IZO material with respect to a dc-bias voltage change according to an embodiment of the present invention;
도 15는 본 발명의 일 실예에 따른 dc-바이어스 전압 변화에 대한 IZO 물질의 식각 프로파일 변화를 나타낸 전계방사 주사전자현미경 사진이고; 15 is a field emission scanning electron micrograph showing a change in the etching profile of the IZO material with respect to a dc-bias voltage change according to an embodiment of the present invention;
도 16은 본 발명의 일실시예에 따른 가스 압력 변화에 대한 IZO 물질의 식각 속도 변화 그래프이고; FIG. 16 is a graph of etching rate change of IZO material against gas pressure change according to an embodiment of the present invention; FIG .
도 17은 본 발명의 일실시예에 따른 가스압력 변화에 대한 IZO 물질의 식각 프로파일 변화를 나타낸 전계방사 주사전자현미경 사진이다. 17 is a field emission scanning electron micrograph showing a change in the etching profile of the IZO material with respect to the gas pressure change according to an embodiment of the present invention.
Claims (10)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020070092972A KR100905993B1 (en) | 2007-09-13 | 2007-09-13 | Dry Etching Method for In2O3-ZnO |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020070092972A KR100905993B1 (en) | 2007-09-13 | 2007-09-13 | Dry Etching Method for In2O3-ZnO |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20090027843A KR20090027843A (en) | 2009-03-18 |
| KR100905993B1 true KR100905993B1 (en) | 2009-07-02 |
Family
ID=40695237
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020070092972A KR100905993B1 (en) | 2007-09-13 | 2007-09-13 | Dry Etching Method for In2O3-ZnO |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100905993B1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022197728A1 (en) * | 2021-03-18 | 2022-09-22 | Lam Research Corporation | Etching of indium gallium zinc oxide |
| US11721558B2 (en) | 2016-12-19 | 2023-08-08 | Lam Research Corporation | Designer atomic layer etching |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20160129353A (en) | 2015-04-30 | 2016-11-09 | 주식회사 이노온 | Apparatus and method for parking management |
-
2007
- 2007-09-13 KR KR1020070092972A patent/KR100905993B1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 논문:응용화학* |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11721558B2 (en) | 2016-12-19 | 2023-08-08 | Lam Research Corporation | Designer atomic layer etching |
| WO2022197728A1 (en) * | 2021-03-18 | 2022-09-22 | Lam Research Corporation | Etching of indium gallium zinc oxide |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20090027843A (en) | 2009-03-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI583776B (en) | Etchant composition and method of forming metal pattern and method of manufacturing an array substrate | |
| JP4999400B2 (en) | Oxide semiconductor film dry etching method | |
| Pearton et al. | Dry etching of electronic oxides, polymers, and semiconductors | |
| KR20120081764A (en) | Manufacturing method of an array substrate for liquid crystal display | |
| US20080061030A1 (en) | Methods for patterning indium tin oxide films | |
| Noemaun et al. | Inductively coupled plasma etching of graded-refractive-index layers of TiO2 and SiO2 using an ITO hard mask | |
| JP2008108985A (en) | Method of manufacturing semiconductor element | |
| TWI608127B (en) | Etchant composition, method of forming metal pattern and method of manufacturing an array substrate | |
| EP2720285B1 (en) | Method of fabricating patterned substrate | |
| JP2016520205A (en) | Array substrate, manufacturing method thereof, and display device including the array substrate | |
| KR101702129B1 (en) | Manufacturing method of an array substrate for liquid crystal display | |
| KR100905993B1 (en) | Dry Etching Method for In2O3-ZnO | |
| JP2006066362A (en) | Manufacturing method of polycrystalline ito film and polycrystalline ito electrode | |
| KR101647838B1 (en) | Manufacturing method of an array substrate for liquid crystal display | |
| KR20070050143A (en) | Methods for fabricating transparent conductive oxide electrode | |
| KR20140082186A (en) | Etchant composition for Ag thin layer and method for fabricating metal pattern using the same | |
| KR101264421B1 (en) | Etchant for metal layer | |
| US8058796B2 (en) | Organic light emitting device having surface-treated bottom electrode | |
| JP5708096B2 (en) | Manufacturing method of polarizing element | |
| KR20050073233A (en) | Manufacturing method of indium tin oxide thin film | |
| Joo et al. | Dry etching of ITO thin films by the addition of gases in Cl 2/BCl 3 inductivity coupled plasma | |
| Aleksandrova et al. | Photolithography versus lift off process for patterning of sputtered indium tin oxide for flexible displays | |
| JP3369728B2 (en) | Laminated transparent conductive substrate | |
| CN110676222A (en) | Manufacturing method of display substrate, display substrate and display device | |
| KR102137145B1 (en) | Etching device, etching method using the same, and manufacturing method for display device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20130325 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20140320 Year of fee payment: 6 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |