KR20010066345A - 압력 변화율을 이용한 에칭 종결시점 검출방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 에칭 종결시점을 정확하게 검출할 수 있도록 한 에칭 종결시점 검출방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 압력 변화율을 이용한 에칭 종결시점 검출방법은 에칭이 진행되는 동안 챔버 내의 압력변화율을 산출하는 단계와, 압력변화율의 평균값 이상인 시점을 에칭 종결시점으로 설정하는 단계를 포함한다.
본 발명에 의하면, 에칭 종결시점을 정확하게 검출할 수 있으므로 오버에칭이나 언더에칭을 방지할 수 있게 된다.
Description
본 발명은 액정 표시소자의 제조장치에 관한 것으로, 특히 에칭 종결시점을 정확하게 검출할 수 있도록 한 에칭 종결시점 검출방법에 관한 것이다.
액정 표시장치는 소형 및 박형화와 저전력 소모의 장점을 가지며, 노트북 PC, 사무 자동화 기기, 오디오/비디오 기기 등으로 이용되고 있다. 특히, 스위치 소자로서 박막 트렌지스터(Thin Film Transistor : 이하 "TFT"라 함)가 이용되는 액티브 매트릭스 타입의 액정표시장치는 동적인 이미지를 표시하기에 적합하다.
액티브 매트릭스 타입의 액정표시장치는 화소들이 게이트라인들과 데이터라인들의 교차부들 각각에 배열되어진 화소매트릭스(Picture Element Matrix 또는 Pixel Matrix)에 텔레비전 신호와 같은 비디오신호에 해당하는 화상을 표시하게 된다. 화소들 각각은 데이터라인으로부터의 데이터신호의 전압레벨에 따라 투과 광량을 조절하는 액정셀을 포함한다. TFT는 게이트라인과 데이터라인들의 교차부에 설치되어 게이트라인으로부터의 스캔신호에 응답하여 액정셀쪽으로 전송될 데이터신호를 절환하게 된다.
도 1을 참조하면, 기판(18) 위에 형성된 TFT가 도시되어 있다. TFT의 제조공정은 다음과 같다. 먼저, 게이트전극(20)과 게이트라인이 Al, Mo, Cr 등의 금속으로 기판(18) 상에 증착된 후, 사진식각법에 의해 패터닝된다. 게이트전극(20)이 형성된 기판(18) 상에는 SiNx 등의 무기막으로 된 게이트절연막(22)이 형성된다. 게이트절연막(22) 위에는 비정질 실리콘(amorphous-Si : 이하 "a-Si"이라 함)으로 된 반도체층(24)과 n+ 이온이 도핑된 a-Si으로 형성되는 오믹접촉층(26)이 연속 증착된다. 오믹접촉층(26)과 게이트절연막(22) 위에는 Mo, Cr 등의 금속으로 된 소오스전극(28)과 드레인전극(30)이 형성된다. 이 소오스전극(28)은 데이터라인과 일체로 패터닝된다. 소오스전극(28)과 드레인전극(30) 사이의 개구부를 통하여 노출된 오믹접촉층(26)은 건식에칭 또는 습식에칭에 의해 제거된다. 그리고 기판(18) 상에 SiNx 또는 SiOx로 된 보호막(32)이 전면 증착되어 TFT를 덮게 된다. 이어서, 보호막(32) 위에는 콘택홀이 형성된다. 이 콘택홀을 통하여 드레인전극(30)에 접속되게끔 인듐 틴 옥사이드(Indium Tin Oxide)로 된 화소전극(34)이 증착된다.
TFT 제조공정 중, 드라이 에칭을 이용한 패터닝 공정이 수반되고 있다. 예를 들면, 반도체층(24) 및 오믹접촉층(26) 등은 플라즈마 인핸스드 화학적 기상 증착(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition : 이하 "PECVD"라 함) 장치를 이용한 드라이 에칭에 의하여 패터닝되고 있다. 드라이 에칭시 잔막이 남는 언더 에칭(Under etching)이나 하부막까지 에칭되는 오버 에칭(Over etching)을 방지하도록 에칭 종결시점을 설정하고 있다. 에칭 종결시점은 통상 PECVD 챔버 내의 압력변화나 시간변화를 이용하여 검출하고 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 에칭진행시간과 압력변화를 기준으로 운영자가 미리 설정한 에칭 종결시점(EPD)에서 에칭을 종료하게 된다. 먼저, 에칭시작(t0)부터 t1 시점까지의 기간(Step1)에는 챔버 내에 주입되는 에칭가스와 에칭되는 막의 물질이 반응하면서 여러 가스가 혼재한 플라즈마 상태로 에칭이 진행된다. 이 때, 챔버에 따라서는 에칭진행시 챔버 내의 압력이 수 mTorr 정도의 압력차가 나타나게 된다. 이어서, t1시점부터 t2시점까지의 기간(Step2)에는 에칭되는 막이 거의 에칭되고 하부막이 노출되게 된다. 이 때, 챔버 내에는 NFx, F*의 플라즈마 상태로 압력이 증가하게 된다. 이 압력변화기간(Step1) 내의 중간지점에 에칭 종결시점(EPD)이 설정된다. t2시점부터 t3시점까지의 기간(Step3)까지의 기간은 오버 에치상태로 에칭하고자 하는 막의 하부막이 에칭되면서 챔버 내에는 NFx, F*의 플라즈마 상태가 일정압력으로 유지된다.
그러나 종래의 에칭 종료시점 검출방법은 챔버 내의 압력변화가 발생할 때나 에칭진행 시간이 변할 때에 에칭 종료시점에서 언더 에칭이나 오버 에칭이 발생되는 문제점이 있다.
도 2에서, 제1 압력그래프(PG1)는 챔버 누설(Chamber Leak)이나 챔버 내의 압력을 배기시키기 위한 펌프(PG1)의 능력이 저하되는 경우에 발생하는 챔버 내의 압력변화이다. 이 때 챔버 내의 압력이 에칭 종결시점(EPD)에 해당하는 압력보다 항상 높게 나타나게 되므로 에칭이 진행중인 t1 시점 이전에 에칭이 종결된다. 이 경우, 언더 에칭으로 인하여 챔버 내에는 파티클이 계속 발생하여 기판을 오염시키게 된다. 이러한 파티클은 후공정에서 패턴불량을 유발하거나 전극라인간의 단락(short)을 일으키는 원인이 된다. 제2 압력그래프(PG2)는 이상적으로 에칭이 종결될 수 있는 챔버 내의 압력변화를 나타낸다. 이 경우, 제2 압력그래프(PG2) 상에서 에칭 종결시점(EPD)은 t1시점에서 t2시점까지의 기간 내에 존재하게 되므로 에칭하고자 하는 막이 완전히 에칭되는 시점에 에칭이 종결된다. 제3 압력그래프(PG3)는 챔버 내의 압력이 에칭 종결시점(EPD)에 해당하는 압력보다 항상 낮게 나타나게 되므로 에칭이 진행중인 에칭하고자 하는 막이 완전히 에칭되고 하부막이 에칭되고 있는 t2 시점 이후에도 에칭이 진행된다. 이 경우, 오버 에칭으로 인하여 하부막 또는 기판이 손상된다.
도 3에서, 제4 압력그래프(PG4)는 t0부터 t1까지의 기간(Step1) 즉, 에칭진행시간이 길게 되는 경우로서 오버 에칭되지 않고 에칭이 정상적으로 되기 위하여 에칭 종결시점(EPD)을 정해진 시점보다 지연시켜야 한다. 제5 압력그래프(PG5)는 이상적으로 에칭이 종결될 수 있는 챔버 내의 압력변화이다. 이 경우, 에칭 종결시점(EPD)은 t1시점에서 t2시점까지의 기간(Step2) 내에 존재하게 된다. 제6 압력그래프(PG6)는 t0부터 t1까지의 기간(Step1)이 짧게 되는 경우로서 언더 에칭되지 않고 에칭이 정상적으로 되기 위하여 에칭 종결시점(EPD)을 정해진 시점보다 앞당겨야 한다.
따라서, 본 발명의 목적은 에칭 종결시점을 정확하게 검출할 수 있도록 한압력 변화율을 이용한 에칭 종결시점 검출방법을 제공하는데 있다.
도 1은 통상적인 박막 트랙지스터를 나타내는 단면도.
도 2는 종래의 에칭 종결시점 검출방법에서 압력축을 따라 쉬프트된 압력그래프를 나타내는 특성도.
도 3은 종래의 에칭 종결시점 검출방법에서 시간축을 따라 쉬프트된 압력그래프를 나타내는 특성도.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 에칭 종결시점 검출방법을 나타내는 특성도.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 에칭 종결시점 검출방법을 나타내는 특성도.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
18 : 기판 20 : 게이트 전극
22 : 게이트절연막 24 : 반도체층
26 : 오믹접촉층 28 : 소오스전극
30 : 드레인전극 32 : 보호막
34 : 화소전극
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 압력 변화율을 이용한 에칭 종결시점 검출방법은 에칭이 진행되는 동안 챔버 내의 압력변화율을 산출하는 단계와, 압력변화율의 평균값 이상인 시점을 에칭 종결시점으로 설정하는 단계를 포함한다.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부한 도면들을 참조한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
이하, 도 4 및 도 5를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하기로 한다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 에칭 종결시점(EPD)은 압력축(P)을 따라 쉬프트되는 압력그래프들(PG1,PG2,PG3)을 시간에 대한 압력변화율(ΔP/ΔT)로 미분 변환한 그래프(CG) 상에서 설정된다. 에칭 진행에 따라 이상적인 압력변화를 나타내는 제2 압력그래프(PG2)는 물론 각각 언더 에칭과 오버 에칭을 유발하는 제1 및 제3 압력그래프(PG1,PG3) 역시 시간에 대한 압력변화율로 변환하게 되면 그 압력 변화량이 동일하게 나타나게 된다. 다시 말하여, 챔버 내의 압력변화를 기준으로 설정된 압력그래프트들(PG1,PG2,PG3) 각각을 소정 시간 내의 압력변화율로 산출하고 이를 그래프화하면 변환그래프(CG)로 나타나게 된다. 변환그래프(CG) 상에서 마킹되는 포인트간의 단위시간은 t1 시점 이전인 초기에 대략 10초 정도로 설정하며, t1 시점 이후에는 대략 500초 이상으로 설정한다. 에칭 종결 압력선(EPDL)은 변형 그래프 상에서 포인트가 연속적으로 세 차례 이상 상승할 때 또는 연속적으로 하강할 때 하강 포인트의 2 번째 지점에 해당하는 압력변화값으로 설정한다. 에칭 종결시점(EPD)은 변환그래프(CG)와 에칭 종결 압력선(EPDL)이 만나는(cross) 시점이다. 또한, 에칭 종결시점(EPD)은 변환 그래프 상에서 상승 포인트간 상승폭이 미리 설정된 기준값 이상으로 된 후 하강할 때 하강 구간 상의 어느 시점으로 결정될 수도 있다. 이 에칭 종결시점(EPD)에서 실제 에칭이 종료되도록 PECVD를 제어하게 된다. 이렇게 설정되는 에칭 종결시점(EPD)은 에칭이 정확히 종결될 수 있는 제2 압력그래프(PG2) 상의 에칭 종결시점(EPD)과 일치된다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 에칭 종결시점 검출방법을 나타낸다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 에칭 종결시점(EPD)은 에칭진행시간이 다르게 나타나는 압력그래프들(PG4,PG5,PG6)을 시간에 대한 압력변화율(ΔP/ΔT)로 미분 변환한 그래프(CG) 상에서 설정된다. 에칭 진행에 따라 이상적인 압력변화를 나타내는 제5 압력그래프(PG5)와 에칭 진행시간이 지연되거나 앞당겨지는 제4 및 제6 압력그래프(PG4,PG6) 각각을 시간에 대한 압력변화율로 변환하게 되면 압력변화율이 큰 시점들이 시간축(T)에서 쉬프트될뿐 그 형태가 동일하게 나타난다. 다시 말하여, 에칭 진행시간이 다른 압력그래프트들(PG1,PG2,PG3) 각각을 시간에 대한 압력변화율로 산출하고 이를 그래프화하면 변환그래프(CG)로 나타나게 된다. 에칭 종결 압력선(EPDL)은 변형 그래프 상에서 포인트가 연속적으로 세 차례 이상 상승할 때 또는 연속적으로 하강할 때 하강 포인트의 2 번째 지점에 해당하는 압력변화값으로 설정한다. 에칭 종결시점(EPD)은 변환그래프(CG)와 에칭 종결 압력선(EPDL)이 만나는(cross) 시점이다. 또한, 에칭 종결시점(EPD)은 변환 그래프 상에서 상승 포인트간 상승폭이 미리 설정된 기준값 이상으로 된 후 하강할 때 하강 구간 상의 어느 시점으로 결정될 수도 있다. 이 에칭 종결시점(EPD)에서 실제 에칭이 종료되도록 PECVD를 제어하게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 에칭 종결시점 검출방법은 챔버 내의 압력에 대한 시간의 미분방법으로 에칭 종결시점을 검출하게 된다. 이에 따라, 본 발명에 따른 에칭 종결시점 검출방법은 에칭 종결시점을 정확하게 검출할 수 있으므로 오버에칭이나 언더에칭을 방지할 수 있게 된다. 나아가, 본 발명에 따른 에칭 종결시점 검출방법은 필요 이상으로 에칭 가스를 낭비하지 않을 뿐 아니라 시간에 대한 에칭 변화율을 산출하고 에칭 변화율이 평균값 이상 되는 시점을 에칭 종결시점으로 설정하여 PECVD를 제어함으로써 에칭 종결시점을 자동적으로 설정할 수 있게 된다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.
Claims (9)
- 챔버 내의 압력변화를 기준으로 에칭 종결시점을 검출하는 방법에 있어서,에칭이 진행되는 동안 상기 챔버 내의 압력변화율을 산출하는 단계와,상기 압력변화율의 평균값 이상인 시점을 에칭 종결시점으로 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 변화율을 이용한 에칭 종결시점 검출방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 압력변화율의 평균값 이상인 시점을 에칭 종결시점으로 설정하는 단계는,상기 에칭이 진행되는 동안 상기 챔버 내의 압력이 높거나 낮게 관측되는 샘플 압력변화 특성을 시간 대 압력변화로 산출하는 단계와,상기 시간 대 압력변화로 산출된 그래프들을 시간에 대한 압력 변화율로 변환하는 단계와,상기 시간에 대한 압력 변화율로 변환된 그래프 상에서 상기 압력변화율이 평균값 이상인 임의의 시점을 에칭 종결시점으로 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 변화율을 이용한 에칭 종결시점 검출방법.
- 제 2 항에 있어서,상기 시간에 대한 압력 변화율로 변환된 그래프 상에서 소정 시간 단위로 포인트를 마킹하고,상기 포인트들 중 3 이상 연속적으로 상승하는 포인트를 에칭 종결시점으로 설정하는 것을 특징으로 하는 압력 변화율을 이용한 에칭 종결시점 검출방법.
- 제 3 항에 있어서,상기 시간에 대한 압력 변화율로 변환된 그래프 상에서 소정 시간 단위로 포인트를 마킹하고,상기 포인트들이 3 이상 연속적으로 상승한후, 하강하는 구간에서 최고 상승 포인트에서 2 번째 하강 포인트를 에칭 종결시점으로 설정하는 것을 특징으로 하는 압력 변화율을 이용한 에칭 종결시점 검출방법.
- 제 3 항에 있어서,상기 시간에 대한 압력 변화율로 변환된 그래프 상에서 소정 시간 단위로 포인트를 마킹하고,상기 포인트들 간이 상승폭이 미리 설정된 기준 상승폭보다 클 때의 상승 포인트에서 하강되는 하강 포인트들 중 어느 하나를 에칭 종결시점으로 설정하는 것을 특징으로 하는 압력 변화율을 이용한 에칭 종결시점 검출방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 압력변화율의 평균값 이상의 시점을 에칭 종결시점으로 설정하는 단계는,상기 에칭이 진행되는 시간이 다른 샘플 압력변화 특성을 시간 대 압력변화로 산출하는 단계와,상기 시간 대 압력변화로 산출된 그래프들을 시간에 대한 압력 변화율로 변환하는 단계와,상기 시간에 대한 압력 변화율로 변환된 그래프 상에서 상기 압력변화율이 평균값 이상인 임의의 시점을 에칭 종결시점으로 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 변화율을 이용한 에칭 종결시점 검출방법.
- 제 6 항에 있어서,상기 시간에 대한 압력 변화율로 변환된 그래프 상에서 소정 시간 단위로 포인트를 마킹하고,상기 포인트들 중 3 이상 연속적으로 상승하는 포인트를 에칭 종결시점으로 설정하는 것을 특징으로 하는 압력 변화율을 이용한 에칭 종결시점 검출방법.
- 제 7 항에 있어서,상기 시간에 대한 압력 변화율로 변환된 그래프 상에서 소정 시간 단위로 포인트를 마킹하고,상기 포인트들이 3 이상 연속적으로 상승한후, 하강하는 구간에서 최고 상승 포인트에서 2 번째 하강 포인트를 에칭 종결시점으로 설정하는 것을 특징으로 하는압력 변화율을 이용한 에칭 종결시점 검출방법.
- 제 7 항에 있어서,상기 시간에 대한 압력 변화율로 변환된 그래프 상에서 소정 시간 단위로 포인트를 마킹하고,상기 포인트들 간이 상승폭이 미리 설정된 기준 상승폭보다 클 때의 상승 포인트에서 하강되는 하강 포인트들 중 어느 하나를 에칭 종결시점으로 설정하는 것을 특징으로 하는 압력 변화율을 이용한 에칭 종결시점 검출방법.
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| KR (1) | KR20010066345A (ko) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPH0214518A (ja) * | 1988-07-01 | 1990-01-18 | Oki Electric Ind Co Ltd | エッチング終点検出方法 |
| JPH04127428A (ja) * | 1990-09-19 | 1992-04-28 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JPH07130708A (ja) * | 1993-11-01 | 1995-05-19 | Nec Corp | エッチング終点検出機構 |
| JPH07211693A (ja) * | 1994-01-13 | 1995-08-11 | Nec Kansai Ltd | ドライエッチングの終点検知方法 |
| JPH1197420A (ja) * | 1997-09-19 | 1999-04-09 | Shibaura Mechatronics Corp | エッチング装置 |
-
1999
- 1999-12-31 KR KR1019990068053A patent/KR20010066345A/ko not_active Application Discontinuation
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