KR20110009872A - 전자빔 조사를 이용한 박막의 특성을 변환하는 장치 및 방법 - Google Patents

전자빔 조사를 이용한 박막의 특성을 변환하는 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

전자빔 조사를 이용한 박막의 특성을 변환하는 장치 및 방법이 제공된다.
본 발명의 실시예에 따른 전자빔 조사를 이용한 박막의 특성을 변환하는 장치는, 진공 챔버; 상기 진공 챔버의 하부에 장착되며 스퍼터링법 또는 플라즈마 화학 기상 증착법을 이용하여 박막이 증착되는 기판; 상기 기판을 안치시키는 기판 홀더; 및 상기 진공 챔버의 상단의 일측에서 상기 기판을 향하여 전자빔을 조사하여 상기 박막을 결정화하는 전자빔 방출부를 포함한다.
전자빔, 전자빔 슈터, 스퍼터링법, 플라즈마 화학 기상 증착법

Description

전자빔 조사를 이용한 박막의 특성을 변환하는 장치 및 방법 {Apparatus and method for converting the properties of thin film using irradiation of electron beam}
본 발명은 박막의 특성을 변환하는 기술에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 각종 기판의 상부에 형성되는 박막을 증착하는 장치의 상단에 전자빔 방출부를 설치하여 박막의 성장과 동시에 전자빔을 조사하거나 이미 형성된 박막에 전자빔을 조사함으로써 박막의 밀도와 전기 전도도를 향상시키고 이를 이용하여 박막을 결정화할 수 있는, 전자빔 조사를 이용한 박막의 특성을 변환하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 비정질 실리콘 박막 트랜지스터(amorphous silicon thin film transistor)는 전계효과 이동도가 낮기 때문에 주변 구동회로에 사용하기가 적합하지 않다. 상기 비정질 실리콘 박막 트랜지스터 대신에 다결정 실리콘박막 트랜지스터를 사용할 경우, 소자의 크기를 축소하여 개구율을 높일 수가 있으므로 고화질의 구현에 유리하고 무엇보다도 전계효과 이동도가 좋기 때문에 주변 구동회로를 패널 상에 집적할 수가 있고 나아가 제조공정의 비용을 절감할 수 있다. 이를 위해, 특성이 좋은 다결정 실리콘을 대면적 기판 상에 제조 가능하여야 하고, 상기 기판 상에 상기 다결정 실리콘 박막을 직접 결정 형태로 증착하는 것보다는 비정질 실리콘 박막을 증착한 후 재결정화함으로써 그레인의 크기가 큰 다결정 실리콘 박막을 제조하는 것이 바람직하다.
상기 비정질 실리콘 박막을 결정화하는 방법은 크게 고상 결정화(solid phase crystallization: SPC) 방법과, 엑시머 레이저 어닐링(excimer laser annealing: ELA)에 의한 액상 결정화 방법으로 구분할 수 있다.
상기 고상 결정화 방법은 비정질 실리콘을 고온에서 장시간 열처리하여 폴리 실리콘을 형성하는 방법으로서, 비교적 간단한 방법으로 균일한 다결정 실리콘 박막을 제조할 수 있는 장점이 있으나, 결정화를 위해서는 대면적의 유리 기판을 사용하기 어려운 600℃의 온도에서 수십 시간의 장시간 동안 열처리가 필요하다는 단점이 있다.
이러한 고상 결정화 방법의 단점을 극복하는 방안으로 대표적인 것은 비정질 실리콘 박막에 소량의 금속 원소를 가한 후 열처리하는 금속 유도 결정화(metal induced crystallization: MIC) 방법이다. 그러나, 상기 비정질 실리콘에 금속을 접촉하여 열처리하면, 다결정 실리콘 박막이 결정화되지만, 상기 결정화된 다결정 실리콘 박막 내에 금속이 잔류하게 되며, 잔류한 금속은 상기 결정화된 다결정 실리콘 박막을 이용하여 제조한 박막 트랜지스터의 누설전류를 증가시키는 등 박막 트랜지스터의 특성을 열화시키는 주요 원인이 된다는 단점이 있다.
상기 엑시머 레이저 어닐링(ELA)에 의한 액상 결정화 방법은 유리 기판의 상부에 비정질 실리콘을 형성한 후 레이저를 조사함으로써 비정질 실리콘 박막의 부분 또는 전체를 용융시킴으로써 결정화시키는 방법이다. 이때 조사되는 레이저의 에너지 밀도에 따라 비정질 실리콘 막의 용융 정도 및 그에 따른 결정화 상태가 달라진다. 또한, 결정화된 다결정 실리콘의 그레인(Grain)의 크기는 조사되는 에너지 밀도에 비례하게 된다.
상기 엑시머 레이저 어닐링(ELA) 방법의 경우, 비정질 실리콘이 용융된 상태에서 재결정화하므로 그레인 내에 존재하는 결함(defect)이 적고 비정질 실리콘 박막의 흡수 계수를 고려한 조사가 가능하여 비정질 박막에만 레이저를 흡수하여 용융하므로 유리 기판이 가열되지 않는 장점이 있다. 그 결과 상기 유리 기판의 열적 부담 없이 우수한 특성을 나타내는 박막 트랜지스터를 제조할 수가 있다.
한편, 우수한 성능의 디스플레이를 얻기 위해서는 다결정 실리콘의 결정의 크기가 커야 하며, 결정 결함 및 표면의 거칠기가 작아야 한다. 이와 같은 다결정 실리콘 막을 얻기 위해서는 사용되는 레이저의 에너지 밀도를 임계 에너지 밀도에 가능한 근접하도록 하여 최소한의 결정핵 역할을 할 수 있는 비정질 실리콘 박막을 남겨두어야 한다.
하지만, 전술한 방식에서 사용되는 레이저의 에너지 밀도 구간이 매우 좁기 때문에 공정 진행시 허용 오차가 매우 작은 어려움이 있으며, 형성된 다결정 실리콘 막에도 그레인이 임의로 위치하기 때문에 균일한 소자 특성을 확보하기 어렵다는 문제점이 있었다.
또한, TFT LCD의 동작 특성은 결정의 크기에 비례하는 특성으로 보이나, 큰 결정의 경우 이에 비례하여 결정 경계(grain boundary)에서의 표면 거칠기가 커질 수 있으므로 균일한 특성을 얻기가 어려운 단점이 있다.
또한, 조사되는 레이저의 균일성이 부족하고 레이저 운영상의 어려움을 내포하고 있다. 또한, 빔의 크기가 수십 밀리미터 수준으로 대면적 조사를 위해서는 수많은 빔 조사가 필요하여 조사 시점에 따른 빔의 균일성도 문제시되고 있다.
또한, 상술한 바와 같이 엑시머 레이저를 이용할 경우 박막 전체에 고른 에너지 전달이 어려워 균일하게 결정화된 박막을 얻을 수 없으며, 엑시머 레이저가 조사되는 면적을 크게 하기 어려워 대면적의 결정화된 박막을 얻기 어렵다는 문제점도 있었다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 각종 기판의 상부에 형성되는 박막을 증착하는 장치의 상단에 전자빔 방출부를 설치하여 박막의 형성중 또는 박막의 형성후에 전자빔을 조사함으로써 전자빔의 에너지를 박막 충돌시 열에너지로 전환시켜 박막을 결정화할 수 있는, 전자빔 조사를 이용한 박막의 특성을 변환하는 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 반도체 박막이 형성되는 기판 상부로 전자빔을 일정하게 조사하여 균일하게 결정화된 박막을 얻을 수 있도록 하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 전자빔의 조사 면적을 크게 하여 대면적의 결정화된 박막을 얻을 수 있도록 하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 전자빔 조사를 이용한 박막의 특성을 변환하는 장치는, 진공 챔버; 상기 진공 챔버의 하부에 장착되며 스퍼터링법 또는 플라즈마 화학 기상 증착법을 이용하여 박막이 증착되는 기판; 상기 기판을 안치시키는 기판 홀더; 및 상기 진공 챔버의 상단의 일측에서 상기 기판을 향하여 전자빔을 조사하여 상기 박막을 결정화하는 전자빔 방출부를 포함한다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자빔 조사를 이용한 박막의 특성을 변환하는 방법은, 소정 박막 증착법을 이용하여 기판의 상부에 박막을 증착하는 단계; 상기 박막을 증착하면서 상기 박막에 전자빔을 조사하여 상기 박막을 결정화하는 단계를 포함한다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전자빔 조사를 이용한 박막의 특성을 변환하는 방법은, 소정 박막 증착법을 이용하여 박막이 형성된 기판을 진공 챔버의 하단에 설치된 기판 홀더에 안치하는 단계; 상 기 박막이 형성된 기판을 향하여 전자빔을 조사하여 상기 박막을 결정화하는 단계를 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 적어도 다음과 같은 하나 이상의 효과가 존재한다.
첫째, 각종 기판의 상부에 형성되는 박막을 증착하는 장치의 상단에 전자빔 방출부를 설치하여 박막의 형성중 또는 박막의 형성후에 전자빔을 조사함으로써 박막에 충돌한 전자에 의해 박막을 결정화할 수 있다는 장점이 있다.
둘째, 반도체 박막이 형성되는 기판 상부로 전자빔을 일정하게 조사하여 균일하게 결정화된 박막을 얻을 수 있다는 장점이 있다.
셋째, 전자빔의 조사 면적을 크게 하여 대면적의 결정화된 박막을 얻을 수 있다는 장점이 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발 명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위하여 본 발명에 따른 실시예들을 첨부 도면을 참조하면서 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자빔 조사를 이용한 박막의 특성을 변환하는 장치를 나타낸 것이다.
상기 도 1을 참조하면, 스퍼터링 방법을 이용하여 박막을 증착하는 장치를 구성하는 진공 챔버(10)의 상단에 전원을 인가하는 타겟 홀더(11)가 설치되어 있으며, 타겟 홀더(11)의 하단에는 타겟 물질(여기서는 Si가 타겟 물질로 사용됨)이 구비되어 있음을 알 수 있다. 진공 챔버(10)의 하단에는 스퍼터링법을 이용하여 박막(14)이 증착되는 기판(13)과 상기 기판(13)을 안치시키는 기판 홀더(12)가 설치되어 있음을 알 수 있다.
상기 도 1의 진공 챔버(10) 내에는 플라즈마 상태의 아르곤 이온(Ar+)이 채워져 있어 타겟 홀더(11)의 하단의 (-) 전극에 의해 타겟 물질인 Si와 충돌하여 기판(13) 상에 비정질 실리콘 등의 박막(14)이 증착되고 있음을 알 수 있다. 박막(14)이 증착되고 있는 상태에서 진공 챔버(10)의 상단 일측에 전자빔 방출부(40)를 구비하여 기판(13) 상에 전자빔을 조사하게 되면 박막(14)의 밀도와 전기 전도도 같은 특성이 변화되면서 결정화를 수행할 수 있는 것이다.
여기서, 전자빔에 의하여 박막이 결정화되는 원리는 다음과 같다. 전자빔 방출부(40)로부터 발생한 전자들이 전자빔 방출부(40)의 내부에서 가속화되면서 운동 에너지를 가지게 되는데, 이 전자들이 후에 박막(14)과 충돌하게 된다. 이때, 전자의 운동 에너지가 열에너지로 전환되면서 박막(14)을 녹이고 핵을 형성하게 된다. 온도가 하강하면서 이 핵을 중심으로 결정화가 시작되는 것이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전자빔 조사를 이용한 박막의 특성을 변환하는 장치를 나타낸 것이다.
상기 도 2를 참조하면, 플라즈마 화학 기상 증착법을 이용하여 박막을 증착하는 장치를 구성하는 진공 챔버(20)의 상단에 설치된 코일로 된 전극(21)에 직류 또는 RF(Radio Frequency) 전력을 가하여 형성되는 플라즈마를 이용하여 박막을 증착하게 된다. 여기서는 스퍼터링 방법을 사용하고 있는 도 1과 달리 타겟 물질이 사용되지는 않는다.
진공 챔버(20)의 하단에는 기판 홀더(22)가 설치되어 있으며, 기판 홀더(22) 위에는 플라즈마 화학 기상 증착법으로 박막(24)이 증착되는 유리 등의 기판(23)이 장착된다.
상기 도 2의 진공 챔버(20) 내에는 SiH4와 H2의 혼합 기체를 주입하여 전극(21)과 기판 홀더(22) 사이에 가해진 전력에 의해 SiH4와 H2가 분해되어 기판(23) 상에 비정질 실리콘 등의 박막(24)이 증착됨을 알 수 있다. 박막(24)이 증착되고 있는 상태에서 진공 챔버(20)의 상단 일측에 전자빔 방출부(40)를 구비하여 기판(23) 상에 전자빔을 조사하게 되면 도 1과 마찬가지로 박막(24)의 밀도와 전기 전도도 같은 특성이 변화되면서 결정화를 수행할 수 있는 것이다. 여기서, 전자빔에 의하여 박막이 결정화되는 원리는 전술한 도 1의 경우와 동일하다.
전술한 도 1과 도 2에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 박막의 특성을 변환하는 장치에서는 스퍼터링 방법 또는 플라즈마 화학 기상 증착법을 이용하여 기판(13, 23)의 상부에 박막(14, 24)을 증착함과 동시에 박막(14, 24)의 상부에 전자빔을 조사하여 박막을 결정화할 수 있다. 이때, 박막(14, 24)의 증착과 전자빔의 조사를 한 번의 공정으로 끝낼 수도 있으나, 증착과 전자빔의 조사를 반복적으로 실시함으로써 증착되는 박막(14, 24)의 결정을 크게 할 수도 있다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 전자빔 조사를 이용한 박막의 특성을 변환하는 장치를 나타낸 것이다.
상기 도 3을 참조하면, 기판 홀더(31)에 안치되어 있는 기판(32)의 상단에 스퍼터링법이나 플라즈마 화학 기상 증착법을 이용하여 박막(33)을 증착한 후에, 박막(33)이 증착된 기판(32)과 기판 홀더(31)를 진공 챔버(30)의 하단에 안치하여 진공 챔버(30)의 상단에 위치한 전자빔 방출부(40)로부터 전자빔을 조사받게 됨을 알 수 있다. 이로써, 도 1이나 도 2에서와 마찬가지로 박막(33)의 밀도와 전기 전도도 같은 특성이 변화되면서 결정화를 수행할 수 있는 것이다. 이때, 전자빔의 조사를 한 번의 공정으로 끝낼 수도 있으나 반복적으로 전자빔을 조사함으로써 박막(33)의 결정을 크게 할 수도 있다.
전술한 도 1과 도 2에 도시된 박막의 특성을 변환하는 장치에서는 기판(13, 23)의 상부에 박막(14, 24)을 증착함과 동시에 박막(14, 24)의 상부에 전자빔을 조사하여 박막을 결정화하는 방식으로서, 박막(14, 24)의 전영역에 걸쳐서 결정화가 수행된다. 이에 반해, 상기 도 3에 도시된 박막의 특성을 변환하는 장치에서는 기판(32)에 박막(33)이 증착된 이후에 전자빔을 조사하여 박막(33)을 결정화하는 방식으로서, 전자빔을 박막(33)에 조사하는 것만으로도 박막을 결정화하는 것이 가능하며, 박막(33)의 윗부분에서 결정화가 수행된다.
한편, 전술한 도 1 내지 도 3에 도시된 박막의 특성을 변환하는 장치에서 비정질 실리콘 박막을 1100 V의 전자 빔을 이용하여 결정화하는 경우, 암전기 전도도(Dark Conductivity)가 약 105 배 증가하는 반면에, 감광성(photosensitivity)은 약 103배 감소하였는 바, 이로 인해 박막(33)이 결정화되었음을 알 수 있다. 또한, 전자 주사 현미경(SEM) 사진을 통하여 전자빔의 세기에 따라 크기가 다른 그레인이 형성된 것을 도 4를 통하여 알 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 기판에 형성된 결정화된 실리콘 박막의 전자 주사 현미경(SEM) 이미지를 나타내는 도면이다. 상기 도 4에서는 약 1100 V의 전자빔을 60분 동안 조사하여 결정화 시킨 박막을 나타낸 것으로, 500 나노미터(nm)의 크기의 그레인을 관측할 수 있다.
박막의 종류로는 비정질 실리콘, 마이크로 실리콘, 산화실리콘, ITO, IZO, 및 ZnO 등이 사용될 수 있다. 이때, 상기 박막이 산화 실리콘 등일 경우에는 산화 실리콘 박막의 밀도가 증가하고, ITO, IZO 또는 ZnO와 같은 박막인 경우에는 전기 전도도가 증가되었다. 실제로, IZO 박막인 경우에는 500 V의 낮은 전압을 인가해도 전기 전도도가 약 15 % 향상됨을 확인하였다.
본 발명의 실시예들에서는 유리 기판, 실리콘 웨이퍼, 플라스틱 기판, 및 금속 기판 중 하나가 사용될 수 있으며, 기판에 조사되는 전자빔은 냉음극 전자 방출(cold cathode emission), 열전자 방출(thermionic emission), 및 전자빔 슈터에 의한 방출로부터 얻을 수 있다.
특히, 전자빔 조사를 하는데 있어서 전자빔 슈터에 의한 방출인 경우에 전자빔의 에너지는 약 100 eV에서 100 keV의 범위에서 자유롭게 조절할 수 있으며, 열전자 방출(thermionic emission)의 경우에는 수십 keV, 냉음극 전자 방출(Cold cathode emission)의 경우에는 100 keV 이상의 에너지도 가능하다. 하지만, 플라스 틱 기판을 사용할 경우에는 유리 전이 온도(Glass Transition Temperature)가 낮기 때문에 10 keV 이하에서 공정하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 전자빔 슈터에 의한 방출의 경우에는 메시를 통과하여 상기 기판으로 조사되는데, 상기 메시를 통과하여 출력되는 전류의 세기는 50 ~ 500 mA를 가진다.
이때, 전자빔을 조사하여 박막을 최적으로 결정화시킬 수 있는 압력은 1*10-2 Torr 이하이어야 한다. 또한, 결정화를 가속화하기 위하여 기판 아래에 히터를 더 구비하여 온도를 자유롭게 조절할 수 있다.
한편, 전술한 도 1 내지 도 3에 도시된 박막의 특성을 변환하는 장치의 내부에는 박막을 증착할 수 있는 장치와 전자빔을 조사하는 전자빔 방출부가 각각 독립적으로 존재할 수 있다. 그러므로, 박막을 증착할 수 있는 장치를 이용하여 박막을 먼저 증착한 후에 상기 진공 챔버의 기판 홀더에 박막이 형성된 기판을 안치하여 전자빔을 이용하여 박막을 결정화시킬 수도 있고(도 3의 방식), 박막 증착과 전자빔 조사를 동시에 하면서 박막을 결정화 시킬 수도 있는 것이다(도 1과 도 2의 방식). 또한, 전자빔을 조사하는 전자빔 방출부와 박막이 형성된 기판을 각각 포함하고 있는 여러 개의 챔버를 사용하여 박막 증착과 전자빔 조사를 서로 다른 챔버에서 독립적으로 여러 단계에 걸쳐서 수행할 수도 있다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 기판에 형성된 결정화된 실리콘 박막의 전기 전도도 특성을 나타내는 도면이다.
상기 도 5의 그래프로부터 전자빔의 조사 시간과 전자빔의 전압을 조절하여 다양한 전도도를 얻을 수 있음을 알 수 있다. 전자빔을 조사하지 않는 경우보다 전자빔의 조사 시간과 전압을 증가시킴에 따라 전기 전도도가 증가함을 알 수 있다. 그리고, 그래프의 제일 오른쪽 부분은 빛을 가했을 때의 전기 전도도를 나타낸다. 전자빔을 조사하지 않는 경우에는 빛을 받으면 전기 전도도가 급격하게 증가하는 반면, 전자빔을 조사한 경우에는 빛에 의한 전도도 변화가 거의 없는 것을 알 수 있다. 이러한 두 가지 사실을 통하여 결정화가 이루어졌다는 것을 추론할 수 있다.
이제, 전술한 본 발명의 실시예들에 따른 전자빔 조사를 이용한 박막의 특성을 변환하는 장치를 이용하여 박막의 특성을 변환하는 방법을 설명하기로 한다.
도 6은 전술한 도 1과 도 2에 도시된 장치를 이용하여 박막의 특성을 변환하는 방법의 흐름도이고, 도 7은 전술한 도 3에 도시된 장치를 이용하여 박막의 특성을 변환하는 방법의 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 먼저 스퍼터링법이나 플라즈마 화학 기상 증착법을 이용하여 기판의 상부에 박막을 증착한다(S610). 그런 다음에 박막을 증착하면서 상기 박막에 전자빔을 조사하여 결정화를 수행한다(S620).
도 7을 참조하면, 스퍼터링법이나 플라즈마 화학 기상 증착법을 이용하여 박막이 형성된 기판을 진공 챔버의 하단에 설치된 기판 홀더에 미리 안치한다(S710). 그리고 나서 상기 박막이 형성된 기판을 향하여 전자빔을 조사하여 결정화를 수행한다(S720).
이상과 같이 본 발명을 도면에 도시한 실시예를 참고하여 설명하였으나, 이 는 발명을 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 발명의 상세한 설명으로부터 다양한 변형 또는 균등한 실시예가 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 권리범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 결정되어야 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자빔 조사를 이용한 박막의 특성을 변환하는 장치를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전자빔 조사를 이용한 박막의 특성을 변환하는 장치를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 전자빔 조사를 이용한 박막의 특성을 변환하는 장치를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 기판에 형성된 결정화된 실리콘 박막의 전자 주사 현미경(SEM) 이미지를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 기판에 형성된 결정화된 실리콘 박막의 전기 전도도 특성을 나타내는 도면이다.
도 6은 전술한 도 1과 도 2에 도시된 장치를 이용하여 박막의 특성을 변환하는 방법의 흐름도이다.
도 7은 전술한 도 3에 도시된 장치를 이용하여 박막의 특성을 변환하는 방법의 흐름도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10, 20, 30: 진공 챔버 11: 타켓 홀더
12, 22, 31: 기판 홀더 13, 23, 32: 기판
14, 24, 33: 박막 21: 전극
40: 전자빔 발출부

Claims (16)

  1. 진공 챔버;
    상기 진공 챔버의 하부에 장착되며 스퍼터링법 또는 플라즈마 화학 기상 증착법을 이용하여 박막이 증착되는 기판;
    상기 기판을 안치시키는 기판 홀더; 및
    상기 진공 챔버의 상단의 일측에서 상기 기판을 향하여 전자빔을 조사하여 상기 박막을 결정화하는 전자빔 방출부를 포함하는, 전자빔 조사를 이용한 박막의 특성을 변환하는 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자빔 방출부는,
    상기 기판에 상기 박막이 증착됨과 동시에 상기 전자빔을 조사하여 상기 박막을 결정화하는, 전자빔 조사를 이용한 박막의 특성을 변환하는 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자빔 방출부는,
    상기 기판에 상기 박막이 증착된 이후에 상기 전자빔을 조사하여 상기 박막을 결정화하는, 전자빔 조사를 이용한 박막의 특성을 변환하는 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자빔 방출부는,
    냉음극 전자 방출, 열전자 방출 및 전자빔 슈터에 의한 방출 중 하나에 의해 전자를 방출하는, 전자빔 조사를 이용한 박막의 특성을 변환하는 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 전자빔은,
    상기 전자빔 슈터에 의한 방출의 경우에 100 eV 내지 100 keV 에너지의 범위에서 조절 가능한, 전자빔 조사를 이용한 박막의 특성을 변환하는 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 전자빔은,
    상기 전자빔 슈터에 의한 방출의 경우에는 메시를 통과하여 상기 기판으로 조사되며, 상기 메시를 통과하여 출력되는 전류의 세기는 50 ~ 500 mA 인, 전자빔 조사를 이용한 박막의 특성을 변환하는 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판의 하부에 온도를 조절할 수 있는 히터를 더 포함하는, 전자빔 조사를 이용한 박막의 특성을 변환하는 장치.
  8. 소정 박막 증착법을 이용하여 기판의 상부에 박막을 증착하는 단계;
    상기 박막을 증착하면서 상기 박막에 전자빔을 조사하여 상기 박막을 결정화하는 단계를 포함하는, 전자빔 조사를 이용한 박막의 특성을 변환하는 방법.
  9. 소정 박막 증착법을 이용하여 박막이 형성된 기판을 진공 챔버의 하단에 설치된 기판 홀더에 안치하는 단계;
    상기 박막이 형성된 기판을 향하여 전자빔을 조사하여 상기 박막을 결정화하는 단계를 포함하는, 전자빔 조사를 이용한 박막의 특성을 변환하는 방법.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 박막 증착법은,
    스퍼터링법 또는 플라즈마 화학 기상 증착법인, 전자빔 조사를 이용한 박막의 특성을 변환하는 방법.
  11. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 전자빔은,
    냉음극 전자 방출, 열전자 방출 및 전자빔 슈터에 의한 방출 중 하나의 방식에 의해 조사되는, 전자빔 조사를 이용한 박막의 특성을 변환하는 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 전자빔은,
    상기 전자빔 슈터에 의한 방출의 경우에 100 eV 내지 100 keV 에너지의 범위에서 조절 가능한, 전자빔 조사를 이용한 박막의 특성을 변환하는 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 전자빔은,
    상기 전자빔 슈터에 의한 방출의 경우에는 메시를 통과하여 상기 기판으로 조사되며, 상기 메시를 통과하여 출력되는 전류의 세기는 50 ~ 500 mA 인, 전자빔 조사를 이용한 박막의 특성을 변환하는 방법.
  14. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 박막을 결정화하는 단계는,
    1*10-2 Torr 이하의 압력에서 결정화하는, 전자빔 조사를 이용한 박막의 특성을 변환하는 방법.
  15. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 기판은,
    유리 기판, 실리콘 웨이퍼, 플라스틱 기판 및 금속 기판 중 하나인, 전자빔 조사를 이용한 박막의 특성을 변환하는 방법.
  16. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 박막은,
    비정질 실리콘, 마이크로 실리콘, 산화 실리콘, ITO, IZO, 및 ZnO 중 하나인, 전자빔 조사를 이용한 박막의 특성을 변환하는 방법.
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