KR20050048297A - 패턴의 형성 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 소정의 막을 패터닝하기 위해 형성한 감광막을 제막제(stripper)를 사용하지 않고, 풀 애쉬하여 제거하는 패턴의 형성 방법에 관한 것으로, 증착막 및 소정 형상의 감광막 패턴이 형성된 기판을 준비하는 단계와, 상기 감광막 패턴을 이용하여 기판 상의 증착막을 식각하는 단계와, 상기 감광막 패턴을 풀 애슁(full ashing)하는 단계와, 상기 풀 애슁 후 남아있는 기판 상의 폴리머(polymer)성 물질을 세정하여 제거함는 단계로 이루어짐을 특징으로 한다.

Description

패턴의 형성 방법{Method for Forming Pattern}
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로 특히, 소정의 막을 패터닝하기 위해 형성한 감광막을 제막제(stripper)를 사용하지 않고, 풀 애쉬하여 제거하는 패턴의 형성 방법에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 표시 장치에 대한 요구도 다양한 형태로 점증하고 있으며, 이에 부응하여 근래에는 LCD(Liquid Crystal Display Device), PDP(Plasma Display Panel), ELD(Electro Luminescent Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display) 등 여러 가지 평판 표시 장치가 연구되어 왔고, 일부는 이미 여러 장비에서 표시 장치로 활용되고 있다.
그 중에, 현재 화질이 우수하고 경량, 박형, 저소비 전력의 특징 및 장점으로 인하여 이동형 화상 표시 장치의 용도로 CRT(Cathode Ray Tube)를 대체하면서 LCD가 가장 많이 사용되고 있으며, 노트북 컴퓨터의 모니터와 같은 이동형의 용도 이외에도 방송 신호를 수신하여 디스플레이하는 텔레비젼 및 컴퓨터의 모니터 등으로 다양하게 개발되고 있다.
이와 같은 액정 표시 장치가 일반적인 화면 표시 장치로서 다양한 부분에 사용되기 위해서는 경량, 박형, 저 소비 전력의 특징을 유지하면서도 고정세, 고휘도, 대면적 등 고품위 화상을 얼마나 구현할 수 있는가에 관건이 걸려 있다고 할 수 있다.
일반적인 액정 표시 장치는, 화상을 표시하는 액정 패널과 상기 액정 패널에 구동 신호를 인가하기 위한 구동부로 크게 구분될 수 있으며, 상기 액정 패널은 일정 공간을 갖고 합착된 제 1, 제 2 유리 기판과, 상기 제 1, 제 2 유리 기판 사이에 주입된 액정층으로 구성된다.
여기서, 상기 제 1 유리 기판(TFT 어레이 기판)에는 일정 간격을 갖고 일 방향으로 배열되는 복수개의 게이트 라인과, 상기 각 게이트 라인과 수직한 방향으로 일정한 간격으로 배열되는 복수개의 데이터 라인과, 상기 각 게이트 라인과 데이터 라인이 교차되어 정의된 각 화소 영역에 매트릭스 형태로 형성되는 복수개의 화소 전극과 상기 게이트 라인의 신호에 의해 스위칭되어 상기 데이터 라인의 신호를 각 화소 전극에 전달하는 복수개의 박막 트랜지스터가 형성된다.
그리고, 제 2 유리 기판(칼라 필터 기판)에는, 상기 화소 영역을 제외한 부분의 빛을 차단하기 위한 블랙 매트릭스층과, 칼라 색상을 표현하기 위한 R, G, B 칼라 필터층과 화상을 구현하기 위한 공통 전극이 형성된다.
상기 일반적인 액정 표시 장치의 구동 원리는 액정의 광학적 이방성과 분극 성질을 이용한다. 액정은 구조가 가늘고 길기 때문에 분자의 배열에 방향성을 갖고 있으며, 인위적으로 액정에 전기장을 인가하여 분자 배열의 방향을 제어할 수 있다.
따라서, 상기 액정의 분자 배열 방향을 임의로 조절하면, 액정의 분자 배열이 변하게 되고, 광학적 이방성에 의하여 상기 액정의 분자 배열 방향으로 빛이 굴절하여 화상 정보를 표현할 수 있다.
현재에는 박막 트랜지스터와 상기 박막 트랜지스터에 연결된 화소 전극이 행렬 방식으로 배열된 능동 행렬 액정 표시 장치(Active Matrix LCD)가 해상도 및 동영상 구현 능력이 우수하여 가장 주목받고 있다.
이러한 액정 표시 장치의 상하부 기판 상에 형성되는 구조물을 증착하거나 패터닝하는데 상압 플라즈마 처리 장치(Apparatus for Processing under Atmosphere Pressure Plasma)가 이용되고 있다.
플라즈마(Plasma)란 이온(ion)이나 전자(electron), 라디칼(radical) 등으로 이루어진 이온화된 가스 상태를 의미하는데, 이러한 플라즈마는 매우 높은 온도나, 강한 전계 혹은 고주파 전자계(RF electromagnetic fields)에 의해 생성된다.
특히, 글로우 방전(glow discharge)에 의한 플라즈마 생성은 직류(DC)나 고주파 전자계에 의해 여기된 자유전자에 의해 이루어지는데, 여기된 자유전자는 가스분자와 충돌하여 이온, 라디칼, 전자 등과 같은 활성족(active species)을 생성한다. 그리고, 이와 같은 활성족은 물리 혹은 화학적으로 물질의 표면에 작용하여 표면의 특성을 변화시킨다. 이와 같이 활성족(플라즈마)에 의해 의도적으로 물질의 표면 특성을 변화시키는 것을 '표면 처리'라고 한다.
한편, 일반적으로, 패턴의 형성 방법이란, 반응 물질을 플라즈마 상태로 만들어 기판 상에 증착하거나, 플라즈마 상태의 반응 물질을 이용, 세정(cleaning), 애슁(ashing) 또는 식각(etching)하는 데 이용하는 것을 말한다.
이러한 패턴의 형성 방법은 플라즈마 상태가 이루어지는 영역이 챔버 내에 어떤 기압 하에 있는가로 분류할 수 있다.
종래에는 진공에 가까운 저압(Low Pressure)하에서 글로우 방전 플라즈마(glow discharge plasma)를 발생시켜 기판 상에 박막을 형성하거나, 기판 상에 형성된 소정 물질의 식각 또는 애슁을 하는 방법이 이용되었다. 그러나, 이러한 저압 패턴의 형성 방법은 진공 챔버, 진공 배기 장치 등의 고가 장비가 요구되며, 또한, 장치 내의 구성이 복잡하기 때문에 장비 유지 관리 및 진공 펌핑(pumping) 시간이 길어지는 문제점이 있다. 따라서, 대면적 기판에 플라즈마 처리가 요구되는 액정 표시 장치와 같은 경우, 기판의 크기에 따라 상승하는 비용 부담으로 거의 이용하기 힘든 실정이다.
이로 인해, 진공 조건의 장비가 요구되지 않는, 대기압(Atmospheric Pressure, 상압) 근방의 압력 하에서 방전 플라즈마(discharge plasma)를 발생시키는 방법이 제안되어 왔다. 이와 같이, 대기압 하에서 플라즈마를 발생시키는 장치를 상압 플라즈마 처리 장치(System for Atmospheric Pressure Plasma)라 한다.
그런데, 대기압 상태에서, 챔버 내의 두 전극 사이의 방전시 발생되는 글로우 디스차지(glow discharge) 상태에서 열역학적 평형 상태인 아크 디스차지(arc discharge) 상태로 전환되어, 안정적인 플라즈마 특성을 나타내지 못해 플라즈마 처리 공정을 진행하기에 적합지 않았다.
이 경우, 플라즈마 처리를 하는 챔버 내의 두 전극 중 일측 전극을 절연 특성이 좋은 유전체 물질로 절연한 후, 타측에 RF(Radio Frequency)를 인가하면 대기압 상태에서도 상기 두 전극 사이에 사일런트(silent) 방전이 일어나고, 캐리어 가스(Carrier gas)로 준안정 상태(metastable state)인 불활성 기체(inert gas), 예를 들어, He, Ar를 이용하면 대기압 중에서도 균일하고 안정된 상태의 플라즈마를 얻을 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래의 상압 플라즈마 처리 장치(Atmospheric Pressure Plasma System) 및 이를 이용한 패턴의 형성 방법을 설명하면 다음과 같다.
도 1a 내지 도 1d는 일반적인 패턴 형성 공정을 나타낸 공정 단면도이다.
도 1a와 같이, 기판(10) 상에 증착막(11)을 증착한 후, 감광막(12)을 전면 도포한다. 상기 증착막(11)은 게이트 라인이나 데이터 라인 등의 금속이나, SiNx, SiO2 등의 무기성 절연막으로, 감광막(12)을 이용한 패터닝 과정이 요구된다.
도 1b와 같이, 상기 감광막(12)을 노광 및 현상하여 소정 부분에 감광막 패턴(12a)을 남긴다.
도 1c와 같이, 상기 감광막 패턴(12a)을 마스크로 하여 상기 증착막(11)을 식각한다. 식각 후, 상기 증착막(11a)은 상기 감광막 패턴(12a) 하부 이외의 부분에서 제거된 형상이다.
도 1d와 같이, 상기 감광막 패턴(12a)을 제거한다. 이는 감광막 패턴(12a)만을 제거하도록 상기 감광막 패턴(12a) 및 증착막(11a)을 포함한 기판(10)을 제막제(stripper)에 담그거나, 상기 감광막 패턴(12a)을 태워서 날리는 애슁(ashing) 공정을 통해 이루어진다.
이와 같은, 패턴 형성 공정은 금속막, 비정질 및 결정질 반도체층, 산화막 또는 질화막 등의 무기성 절연막 등의 패턴을 형성하는데 적용될 수 있다.
상술한 패턴 형성 공정에서, 증착 공정, 식각 공정, 애슁 공정에서 상압 플라즈마 처리 장치가 요구된다. 각 공정의 특성별로, 분위기 가스, 반응 가스나 에천트의 유입이 다르지만, 공통적으로, 공정이 이루어지는 챔버 내는 상압(Atmospheric Pressure)이며, 플라즈마 상태의 가스가 형성되고 있다.
도 2는 식각 공정에 이용되는 상압 플라즈마 식각 장비를 나타낸 개략도이다.
도 2와 같이, 종래의 식각 공정에 이용되는 상압 플라즈마 식각 장비는 가스 유입 개구부(25) 및 배출구(29)를 구비한 챔버(21)와, 상기 챔버(21) 내에 상하 방향으로 서로 대향하도록 형성되는 제 1, 제 2 플레이트(23, 24)와, RF를 발생시켜 상기 제 1 플레이트(23)에 RF를 인가하는 RF 파워 소오스(26)와, 상기 챔버(21)의 가스 유입 개구부(25)를 통해 에천트 가스 또는 분위기 가스를 공급하는 가스 공급부(27)와, 상기 가스 공급부(27)에서 챔버(21)로 공급되는 반응 가스 또는 분위기 가스를 필터링하는 필터(28)를 구비하여 구성된다. 여기서, 상기 제 2 플레이트(24)는 접지된다.
이와 같이, 구성된 종래의 상압 플라즈마 식각 공정에 이용되는 식각 장비의 동작은 다음과 같다.
상기 제 1 플레이트(23)에 RF가 인가되면 상기 제 1, 제 2 플레이트(23, 24) 사이에 글로우 플라즈마가 발생하며, 이 때, 제 2 플레이트(24) 상에 기판(20)을 정렬시켜 상기한 글로우 플라즈마로 인한 기판(20) 상에 식각 공정을 진행한다. 여기서, 기판(20)에는 도 1에서 설명한 바와 같이, 증착막 및 감광막 패턴이 형성되어 있는 상태이며, 상기 감광막 패턴을 마스크로 하여 증착막의 식각이 이루어지게 된다.
상술한 식각 후, 남은 가스들은 상기 배출구(29)를 통해 외부로 빠져나오게 된다.
도 3은 애슁 공정에 이용되는 상압 플라즈마 애슁 장비 및 이를 이용한 애슁 공정을 나타낸 도면이며, 도 4는 도 3의 애슁 장비가 포함된 애슁 시스템을 나타낸 개략도이다.
도 3과 같이, 애슁 공정에 이용되는 상압 플라즈마 애슁 장비는 공정이 이루어지는 챔버에 서로 좌우로 소정 간격 이격되어 대향된 제 1, 제 2 플레이트(31a, 31b)의 사이에 글로우 플라즈마(glow plasma)를 발생하는 상압 플라즈마 발생부(31)가 형성한다.
여기서, 상기 기판(30)에는 식각이 이루어진 증착막(11a)과 상기 증착막(11a)을 식각함에 이용된 감광막 패턴(12a)이 형성되어 있다.
그리고, 상기 기판(30)은 스테이지(32) 상에 장착되며, 상기 기판(30) 상에서 상기 상압 플라즈마 발생부(31)를 좌우 방향으로 이동시켜 상압 플라즈마 애슁 공정을 진행한다.
상기 제 1, 제 2 플레이트(31a, 31b) 사이에 글로우 플라즈마 발생하게 되면, 글로우 플라즈마 내에 공급되는 산소(O)에 의해 상기 감광막 패턴(12a)이 연소되어 제거된다.
도 4와 같이, 일측에서 기판(30)이 유입되어 프리히터(41)로 인입되어 예열된다.
이어, 상기 기판(30)을 공정 히터(42)의 상측으로 이동시킨 후, 상기 기판(30)을 포함한 공정 히터(42)를 좌우 이동시키며 상기 기판(30)을 가열하며, 상기 상압 플라즈마 발생기(31)를 통해 상기 기판(30) 상에 글로우 플라즈마를 발생시켜 상기 기판(30) 표면의 감광막 패턴(미도시)를 애슁하여 제거한다.
이 경우, 상기 상압 플라즈마 발생기(31)의 내부는 상기 도 3과 같이, 구성되며, 상기 상압 플라즈마 발생기(31)를 단수 혹은 복수개 구비(도면에는 복수개 구비됨을 도시함)하여 상기 상압 플라즈마 발생기(31)에 대해 기판(30)이 대응되는 위치를 이동시켜 기판(30)의 전 영역에 형성된 감광막 패턴을 제거한다.
이와 같이, 종래에는 증착막의 식각 및 애슁시 각각 별개의 상압 플라즈마 처리 장치를 이용하여 공정이 이루어지고 있다.
그러나, 상기와 같은 종래의 상압 플라즈마 처리 장치를 이용한 처리 방법은 다음과 같은 문제점이 있다.
첫째, 식각 및 애슁에 있어서, 별개로 장비를 구비하여 공정이 진행되고 있어, 고가의 상압 플라즈마 장치를 각 공정마다 구비하여야 하는 비용 부담이 있다.
둘째, 증착막의 식각 후, 상부에 남아있는 감광막 패턴을 제거함에 있어, 애슁 공정을 한 후, 상기 기판에 제막제(stripper)를 뿌려 완전 제거되지 않은 일부의 감광막 패턴을 제거하도록 한다. 그러나, 제막제는 환경에 유해한 성분으로 이용 후, 폐수 처리하는데 곤란한 문제점이 있다. 혹은 제막제 대신 버닝(burning) 공정으로 애슁 후 남는 감광막 패턴을 제거하였으나, 이 경우는 별도의 버닝을 위한 공정 장비가 추가가 되었으며, 장비의 사용에 따른 공정 시간이 추가되었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 소정의 막을 패터닝하기 위해 형성한 감광막을 제막제(stripper)를 사용하지 않고, 풀 애쉬하여 제거하는 패턴의 형성 방법을 제공하는 데, 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 패턴의 형성 방법은 증착막 및 소정 형상의 감광막 패턴이 형성된 기판을 준비하는 단계와, 상기 감광막 패턴을 이용하여 기판 상의 증착막을 식각하는 단계와, 상기 감광막 패턴을 풀 애슁(full ashing)하는 단계와, 상기 풀 애슁 후 남아있는 기판 상의 폴리머(polymer)성 물질을 세정하여 제거하는 단계를 포함하여 이루어짐에 그 특징이 있다.
상기 세정은 상기 기판 상에 DI 워터(De-Ionized Water)를 뿌려 이루어진다.
상기 증착막을 식각한 후 상기 기판을 세정하는 단계를 더 포함하여 이루어진다.
상기 세정은 상기 기판 상에 DI 워터를 뿌려 이루어진다.
상기 식각 및 애슁은 모두 동일한 상압 플라즈마 처리 장치에 의해 이루어진다.
상기 감광막 패턴은 단차가 있는 것이다.
상기 증착막을 식각하는 단계는 상기 감광막 패턴을 이용하여 1차로 식각하는 단계와, 상기 감광막 패턴의 상대적으로 낮은 부분을 제거하도록 애슁한 후, 남아있는 감광막 패턴으로 2차 식각하는 단계로 나누어 진행한다.
상기 증착막은 무기성 절연막, 금속막, 실리콘막 중 어느 하나로 이루어진다.
상기 무기성 절연막은 산화막 또는 질화막으로 이루어진다.
상기 금속막은 Cu, Cr, Mo, Al, Ti, Ta, Al합금 중 어느 하나로 이루어진다.
상기 실리콘막은 비정질 실리콘층 또는 결정질 실리콘층 중 어느 하나로 이루어진다.
또한, 동일한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 패턴의 형성 방법은 기판 상에 증착막, 감광막을 차례로 형성하는 단계와, 상기 감광막의 소정 부위를 노광 및 현상하여 감광막 패턴을 형성하는 단계와, 상기 감광막 패턴을 마스크로 하고 플라즈마 상태의 에천트를 공급하여 상기 증착막의 소정 부위를 식각하는 단계와, 상기 식각 후, 상기 식각 공정 중에 상기 기판에 쌓인 폴리머성 이물을 세정하여 제거하는 단계와, 플라즈마 상태의 가스를 공급하여 상기 기판 상의 감광막을 애슁하는 단계 및 상기 애슁 후 상기 기판 상에 남은 폴리머성 잔류물을 세정하여 제거하는 단계를 포함하여 이루어짐에 또 다른 특징이 있다.
상기 세정은 DI 워터를 기판 상에 뿌려 진행한다.
상기 식각 및 애슁은 동일한 상압 플라즈마 처리 장치에 의해 이루어진다.
상기 식각하는 단계로부터 애슁까지 인라인 상에서 진행된다.
상기 증착막은 무기성 절연막, 실리콘막 및 금속막 중 어느 하나로 이루어진 다.
상기 무기성 절연막은 산화막 또는 질화막으로 이루어진다.
상기 실리콘막은 비정질 실리콘층 또는 결정질 실리콘층 중 어느 하나로 이루어진다.
상기 금속막은 Cu, Cr, Mo, Al, Ti, Ta, Al합금 중 어느 하나로 이루어진다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 패턴의 형성 방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 5는 본 발명의 패턴의 형성 방법이 적용되는 상압 플라즈마 처리 장치를 나타낸 개략도이다.
도 5와 같이, 본 발명의 패턴의 형성 방법이 적용되는 상압 플라즈마 처리 장치는 기판이 유입되는 로더(70)와, 식각 또는/및 애슁의 공정을 진행하는 공정 챔버(100)와, 공정이 완료된 기판을 외부로 유출하는 언로더(90)로 이루어진다.
여기서, 상기 로더(70)와 상기 공정 챔버(100) 사이와, 상기 공정 챔버(100)와 언로더(90) 사이에는 버퍼 챔버(80, 85)가 형성되어, 공정 전후로 대기중인 기판을 일시적으로 담당한다.
상기 상압 플라즈마 처리 장치에 있어서 패턴의 형성 방법은, 로더(70)에서 언로더(90)까지의 공정 진행은 이송 장치(미도시)에 의해 차례로 인라인 상으로 진행되며, 이는 상압 플라즈마 처리 장치를 전체적으로 컨트롤하는 시스템에서 각 공정을 담당하는 챔버에서 플라즈마 가스 발생 속도, 농도, 분위기 등을 정하여 식각, 애슁 등의 공정을 담당하도록 한다.
상기 상압 플라즈마 처리 장치에 유입되는 기판은 패턴을 형성하기 위한 증착막과, 소정 형상의 감광막 패턴이 형성된 상태이다.
여기서, 상기 증착막은 산화막(SiO2), 질화막(SiNx) 등의 무기성 절연막이나, Cu, Cr, Mo, Al, Ti, Ta, Al합금 등의 게이트 라인이나 데이터 라인을 이루는 금속, ITO나 IZO 등의 투명 도전막, 비정질 실리콘층, 결정질 실리콘층의 실리콘층 모두 가능하다.
단, 유기성 절연막은 패턴을 형성하기 위해 별도의 감광막을 요하지 않고, 소정 패턴 형성이 가능하므로, 본 발명의 패턴의 형성 방법으로 형성할 필요가 없다.
상기 공정 챔버(100)는, 기판(50)의 증착막을 식각(etching)하는 공정을 담당하는 제 1 챔버(101)와, 상기 식각 후 남은 잔류물을 DI(De-Ionized) 제거하는 세정(cleaning) 공정을 담당하는 제 2 챔버(102)와, 상기 기판(50)의 감광막 패턴을 애슁(ashing)하는 공정을 담당하는 제 3 챔버(103)와, 상기 애슁 후 남은 폴리머(polymer)성 이물을 제거하는 세정 공정을 담당하는 제 4 챔버(104)가 포함되도록 형성한다.
여기서, 상기 공정 챔버(100) 내의 구성은 도시된 바와 같이, 4 개로 이루어질 수 있으며, 또는 필요에 따라 그 이상의 챔버를 더 구성할 수도 있다. 경우에 따라 공정 챔버(100)는 한 공정을 진행하는 단일 챔버로 구성할 수도 있다.
상기 공정 챔버(100)의 각 챔버의 기능을 도 6a 내지 도 6d를 참고하여 설명한다.
도 6a 내지 도 6d는 도 5의 상압 플라즈마 처리 장치를 이용한 본 발명의 패턴의 형성 방법을 나타낸 공정도이다.
도 6a와 같이, 상기 제 1 챔버(101)는 상기 로더(70) 및 제 1 버퍼 챔버(80)를 통해 인입된 상기 기판(50) 상에 식각 공정을 담당하며, 그 내부는 서로 좌우 대향되어 각각 RF 파워 소오스(6)를 통해 RF가 인가되는 제 1 플레이트(51a)와 접지되는 제 2 플레이트(51b)로 이루어진다.
상기 제 1 챔버(101)는 외부에서 공급되는 분위기 가스 및 반응 가스를 유입받아 상기 제 1, 제 2 플레이트(51a, 51b) 사이에 글로우 플라즈마(glow plasma) 상태의 에천트를 발생시켜 이를 기판(50) 상에 공급하고, 상기 기판(50) 상에 형성된 증착막 상부의 감광막 패턴을 마스크로 하여 상기 증착막을 식각한다.
그리고, 이송 장치(52)에 의해 제 2 챔버(102)로의 기판(50)의 이송이 이루어진다.
도 6b와 같이, 상기 제 2 챔버(102)는 DI 공급 노즐(60)을 통해 상기 기판(50) 상에 DI 워터(De-Ionized Water)를 뿌려 식각 후 남은 잔류물을 제거하는 DI 세정 공정을 담당한다.
식각 후에는 상기 증착막과 대기와의 반응이나, 에천트 물질과 증착막과의 반응으로 폴리머성 이물이 상기 기판(50)에 쌓일 수 있다. 금속이나, 이를 DI 세정 공정을 통해 제거할 수 있다. DI 세정에 이용되는 DI 워터는 상기 폴리머성 이물을 씻어 기판(50) 외부로 흘러내리도록 한다.
이와 같은 세정 공정을 통해 이어 진행되는 애슁 공정의 효율을 높일 수 있다.
그리고, 이송 장치(52)에 의해 제 2 챔버(102)로의 기판(50)의 이송이 이루어진다.
경우에 따라 식각 후 기판 상에 남아있는 물질이 거의 없고, 이어 진행될 애슁에 영향을 주지 않을 때 상술한 세정 공정은 경우에 따라 생략할 수도 있다. 이 경우 남아있는 유기성 물질은 애슁 후 진행될 세정 공정에서 제거할 수 있다.
상기 감광막 패턴은 단차가 있는 것일 때, 상기 감광막 패턴을 이용하여 1차로 식각하는 단계와, 상기 감광막 패턴의 상대적으로 낮은 부분을 제거하도록 애슁한 후, 남아있는 감광막 패턴으로 2차 식각하는 단계로 구분하여 진행할 수 있다.
도 6c와 같이, 상기 제 3 챔버(103)는 상기 식각 후 감광막 패턴을 태워 제거하는 애슁 공정을 담당한다.
상기 제 3 챔버(103)는 제 1 챔버(103)와 그 내부 구조가 같도록, 서로 좌우 대향되어 각각 RF 파워 소오스(6)를 통해 RF가 인가되는 제 1 플레이트(51a)와 접지되는 제 2 플레이트(51b)를 포함하여 구성한다.
그리고, 제 3 챔버(103) 내에 외부로부터 애슁에 필요한 산소(O2 )등의 반응 가스 및 분위기 가스를 공급하여 상기 제 1, 제 2 플레이트(51a, 51b) 사이에서 반응성 강한 라디칼 상태의 O를 발생시킨다. 이 때, 기판(50) 상으로 공급된 라디칼 상태의 O는 상기 기판(50) 상의 감광막 패턴을 태워 제거하게 된다.
그리고, 이송 장치(52)에 의해 제 4 챔버(104)로의 기판(50)의 이송이 이루어진다.
이 때, 상기 애슁 공정에서는 상압 플라즈마를 이용하여 진행하기 때문에 플라즈마와 대기, 유기물 등의 반응으로 폴리머성 이물이 상기 기판(50)에 잔류한다.
도 6d와 같이, 상기 제 4 챔버(104)는 상기 제 2 챔버(103)와 동일한 구성을 갖고 동일한 세정 기능을 한다.
도 6b에서 진행한 세정과 마찬가지로, 이러한 세정 공정은 DI 워터의 기판(50) 상에 뿌려 진행한다.
이러한 세정 공정은 애슁 후에, 애슁시 남아있는 유기성 폴리머인 감광막 패턴이나 상기 애슁 공정에서 기판(50)에 쌓인 폴리머성 이물인 감광막 성분을 제거하는 기능을 한다.
이 경우에는 도시된 바와 같이, DI 세정도 가능하며, 경우에 따라 애슁과 마찬가지로, 산소(O2 )등의 반응 가스 및 분위기 가스를 공급하여 상기 제 1, 제 2 플레이트(51a, 51b) 사이에서 반응성 강한 라디칼 상태의 O를 발생시켜 유기물을 태워 제거하는 방법의 세정도 가능하다.
도 7은 애슁 공정 후 기판 표면의 나타낸 SEM도이다.
도 7과 같이, 애슁 후에는 도 5와 같은 구성의 상압 플라즈마 처리 장치의 일 챔버를 이용하여 애슁이 진행되었기 때문에, 플라즈마와 대기 또는 유기물이 반응하여 폴리머(polymer)성 이물이 발생되어 다시 기판에 쌓이는 문제점이 발생한다.
이를 도 6d와 같은 세정 공정을 진행하여 원하는 패턴외의 폴리머성 이물은 기판 상에서 제거하여 안정적인 패턴을 얻도록 한다.
실제 도시되지 않았지만, 본 발명의 패턴의 형성 방법의 도 6b와 같이, 상기 식각 후 애슁 전에도 세정 공정을 진행하게 되면 기판 표면에 바로 감광막 패턴이 노출되었기 때문에 애슁시 보다 적은 양의 라디칼 상태의 산소(O)를 발생시켜도 감광막 패턴의 제거가 가능하다.
상기와 같은 본 발명의 패턴의 형성 방법은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 식각 후 및 애슁 후 각각 세정 공정을 진행함으로써, 다음 진행할 공정에 대비하여 보다 깨끗한 기판 표면을 유지할 수 있게 되어 다음 공정의 진행 효율을 높일 수 있다.
둘째, 인 라인(In-Line) 상에서 동일한 상압 플라즈마 처리 장치를 이용하여 식각 및 애슁을 모두 진행할 수 있어, 고가의 상압 플라즈마 처리 장치를 마련한 부담을 줄일 수 있다.
셋재, 하나의 상압 플라즈마 처리 장치를 이용하여 애슁 및 세정이 모두 가능하여 이러한 애슁 및 세정의 공정을 진공 브레이크없이 진행할 수 있기 때문에 택트 타임(tact time)의 감소를 꾀할 수 있다.
넷째, 각각 식각 및 애슁 후 기판 상에 남아있는 폴리머를 세정하는 공정이 포함되어 기판 표면의 청결을 유지하여 감광막 패턴을 제거하기 위해 별도의 제막제 사용없이 애슁을 완료할 수 있다.
다섯째, 진공 시스템이 요구되지 않는 상압 플라즈마 장치를 이용하여 패턴을 형성한 것으로, 공간 및 제조비용 감소에 효과가 있다.
도 1a 내지 도 1d는 일반적인 패턴 형성 공정을 나타낸 공정 단면도
도 2는 식각 공정에 이용되는 상압 플라즈마 식각 장비를 나타낸 개략도
도 3은 애슁 공정에 이용되는 상압 플라즈마 애슁 장비 및 이를 이용한 애슁 공정을 나타낸 도면
도 4는 도 3의 애슁 장비가 포함된 애슁 시스템을 나타낸 개략도
도 5는 본 발명의 패턴의 형성 방법이 적용되는 상압 플라즈마 처리 장치를 나타낸 개략도
도 6a 내지 도 6d는 도 5의 상압 플라즈마 처리 장치를 이용한 본 발명의 패턴의 형성 방법을 나타낸 공정도
도 7은 애슁 공정 후 기판 표면의 나타낸 SEM도
*도면의 주요 부분에 대한 부호 설명*
50 : 기판 51a : 제 1 플레이트
52b : 제 1, 제 2 플레이트 52 : 이송 장치
56 : RF 파워 소오스 60 : DI 공급 노즐
70 : 로더 80, 85 : 버퍼 챔버
90 : 언로더 100 : 공정 챔버
101 : 제 1 공정 챔버 102 : 제 2 공정 챔버
103 : 제 3 공정 챔버 104 : 제 4 공정 챔버

Claims (19)

  1. 증착막 및 소정 형상의 감광막 패턴이 형성된 기판을 준비하는 단계;
    상기 감광막 패턴을 이용하여 기판 상의 증착막을 식각하는 단계;
    상기 감광막 패턴을 풀 애슁(full ashing)하는 단계; 및
    상기 풀 애슁 후 남아있는 기판 상의 폴리머(polymer)성 물질을 세정하여 제거하는 단계를 특징으로 하는 패턴의 형성 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 세정은 상기 기판 상에 DI 워터(De-Ionized Water)를 뿌려 이루어짐을 특징으로 하는 패턴의 형성 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 증착막을 식각한 후 상기 기판을 세정하는 단계를 더 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 패턴의 형성 방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 세정은 상기 기판 상에 DI 워터를 뿌려 이루어짐을 특징으로 하는 패턴의 형성 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 식각 및 애슁은 모두 동일한 상압 플라즈마 처리 장치에 의해 이루어짐을 특징으로 하는 패턴의 형성 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 감광막 패턴은 단차가 있는 것임을 특징으로 하는 패턴의 형성 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 증착막을 식각하는 단계는
    상기 감광막 패턴을 이용하여 1차로 식각하는 단계와, 상기 감광막 패턴의 상대적으로 낮은 부분을 제거하도록 애슁한 후, 남아있는 감광막 패턴으로 2차 식각하는 단계로 나누어 진행함을 특징으로 하는 패턴의 형성 방법.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 증착막은 무기성 절연막, 금속막, 실리콘막 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 패턴의 형성 방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 무기성 절연막은 산화막 또는 질화막으로 이루어진 것을 특징으로 하는 패턴의 형성 방법.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 금속막은 Cu, Cr, Mo, Al, Ti, Ta, Al합금 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 패턴의 형성 방법.
  11. 제 8항에 있어서,
    상기 실리콘막은 비정질 실리콘층 또는 결정질 실리콘층 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 패턴의 형성 방법.
  12. 기판 상에 증착막, 감광막을 차례로 형성하는 단계;
    상기 감광막의 소정 부위를 노광 및 현상하여 감광막 패턴을 형성하는 단계;
    상기 감광막 패턴을 마스크로 하고 플라즈마 상태의 에천트를 공급하여 상기 증착막의 소정 부위를 식각하는 단계;
    상기 식각 후, 상기 식각 공정 중에 상기 기판에 쌓인 폴리머성 이물을 세정하여 제거하는 단계;
    플라즈마 상태의 가스를 공급하여 상기 기판 상의 감광막을 애슁하는 단계; 및
    상기 애슁 후 상기 기판 상에 남은 폴리머성 잔류물을 세정하여 제거하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 패턴의 형성 방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 세정은 DI 워터를 기판 상에 뿌려 진행함을 특징으로 하는 패턴의 형성 방법.
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 식각 및 애슁은 동일한 상압 플라즈마 처리 장치에 의해 이루어짐을 특징으로 하는 패턴의 형성 방법.
  15. 제 12항에 있어서,
    상기 식각하는 단계로부터 애슁까지 인라인 상에서 진행됨을 특징으로 하는 패턴의 형성 방법.
  16. 제 12항에 있어서,
    상기 증착막은 무기성 절연막, 실리콘막 및 금속막 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 패턴의 형성 방법.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 무기성 절연막은 산화막 또는 질화막으로 이루어진 것을 특징으로 하는 패턴의 형성 방법.
  18. 제 16항에 있어서,
    상기 실리콘막은 비정질 실리콘층 또는 결정질 실리콘층 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 패턴의 형성 방법.
  19. 제 16항에 있어서,
    상기 금속막은 Cu, Cr, Mo, Al, Ti, Ta, Al합금 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 패턴의 형성 방법.
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