KR20170115975A - 시분할 조사되는 마이크로파를 이용한 수소화 열처리 방법 - Google Patents

시분할 조사되는 마이크로파를 이용한 수소화 열처리 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20170115975A
KR20170115975A KR1020170096953A KR20170096953A KR20170115975A KR 20170115975 A KR20170115975 A KR 20170115975A KR 1020170096953 A KR1020170096953 A KR 1020170096953A KR 20170096953 A KR20170096953 A KR 20170096953A KR 20170115975 A KR20170115975 A KR 20170115975A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
microwave
time
frequency
heat treatment
chamber
Prior art date
Application number
KR1020170096953A
Other languages
English (en)
Inventor
김희창
조원주
Original Assignee
씨엠텍21(주)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 씨엠텍21(주) filed Critical 씨엠텍21(주)
Priority to KR1020170096953A priority Critical patent/KR20170115975A/ko
Publication of KR20170115975A publication Critical patent/KR20170115975A/ko

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 potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table 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
    • H01L21/324—Thermal treatment for modifying the properties of semiconductor bodies, e.g. annealing, sintering
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J27/00—Ion beam tubes
    • H01J27/02—Ion sources; Ion guns
    • H01J27/16—Ion sources; Ion guns using high-frequency excitation, e.g. microwave excitation
    • 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 potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/34—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies not provided for in groups H01L21/0405, H01L21/0445, H01L21/06, H01L21/16 and H01L21/18 with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/42—Bombardment with radiation
    • H01L21/423—Bombardment with radiation with high-energy radiation
    • 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
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • 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
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/677—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations
    • H01L21/67703—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations between different workstations
    • H01L21/67721—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations between different workstations the substrates to be conveyed not being semiconductor wafers or large planar substrates, e.g. chips, lead frames
    • 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
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/677—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations
    • H01L21/67739—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations into and out of processing chamber
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772—Field effect transistors
    • H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/786—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Abstract

본 발명은 표시소자를 위한 박막트렌지스터(TFT)의 제조 공정에서 저온과 저전력으로 수소화 열처리를 수행하되, 서로 다른 주파수의 마이크로파를 시분할 조사하는 수소화 열처리 방법에 관한 것으로, 수소화 열처리가 요구되는 소자를 챔버에 로딩하는 로딩단계와, 상기 소자가 로딩된 상기 챔버 내부에 서로 다른 주파수를 가지는 마이크로파를 시분할로 반복 조사하는 열처리단계로 이루어지며, 전자의 이동도가 매우 큰 산화물 반도체 TFT나 LTPS를 위해 서로 다른 마이크로파를 시분할로 반복 조사하여 저온에서 수소화 열처리를 수행함에 따라 마이크로파에 의해 고집적 에너지가 소자에 전달되어 고온에서만 가능했던 수소원자들의 재결합이 저온에서도 실현되게 해주는 수소화 열처리의 장점이 있다.

Description

시분할 조사되는 마이크로파를 이용한 수소화 열처리 방법{Hydrogenation annealing Method using microwave irradiated in time division}
본 발명은 표시소자를 위한 박막트렌지스터(TFT)의 제조 공정에서 저온과 저전력으로 수소화 열처리를 수행하되, 서로 다른 주파수의 마이크로파를 시분할 조사하는 수소화 열처리 방법에 관한 것이다.
평판디스플레이 패널로는 액정디스플레이(LCD; Liquid Crystal Display)와 유기발광디스플레이가 주축을 이루고 있다.
디스플레이 시장에서 요구하는 사항으로는 저가격, 고화질, 고해상도 등이 있는데, 이러한 요건에 부합되게 하기 위해서는 비용 증가 없이 우수한 성능을 갖는 디스플레이 스위칭 및 구동소자로 적용될 박막 트랜지스터(TFT; Thin Film Transistor)가 무엇보다 필요하다고 볼 수 있다.
따라서, 향후의 기술개발은 이러한 추세에 맞게 저가격으로 우수한 성능의 디스플레이 패널을 제작할 수 있는 TFT 제작 기술 확보에 초점이 맞춰져야 할 것이다.
디스플레이의 구동 및 스위칭 소자로서 많이 적용되었던 비정질 실리콘 박막 트랜지스터(a-Si TFT)는 저가의 비용으로 대형 기판 상에 균일하게 형성될 수 있어서 널리 쓰였던 소자이지만, 대형화와 고화질화의 추세에 따라 한계에 다다르게 되었다.
따라서, a-Si TFT보다 높은 이동도를 갖는 고성능 TFT 및 제조 기술이 필요하다. 또한, a-Si TFT는 최대의 약점으로서 동작을 계속함에 따라 소자 특성이 계속 열화되어 초기의 성능을 유지할 수 없는 신뢰성 상의 문제를 내포하고 있다.
이는 a-Si TFT가 교류 구동의 LCD보다는 지속적으로 전류를 흘려 보내면서 동작하는 유기발광디스플레이(OLED; Organic Luminescene Emitted Diode)로 응용되기 힘든 주된 이유이다.
비정질 실리콘(a-Si) TFT 대비 월등히 높은 성능을 갖는 다결정 실리콘 박막 트랜지스터(poly-Si TFT)는 수십에서 수백의 높은 이동도를 갖기 때문에, 기존 a-Si TFT에서 실현하기 힘들었던 고화질 디스플레이에 적용할 수 있는 성능을 발휘할 뿐만 아니라, a-Si TFT 대비 동작에 따른 소자특성 열화 문제가 매우 적다.
그러나, 이러한 poly-Si TFT를 제작하기 위해서는 a-Si TFT에 비해 많은 공정이 필요하고, 그에 따른 추가 장비 투자 역시 선행되어야 한다.
따라서, p-Si TFT는 디스플레이의 고화질 디스플레이 또는 OLED와 같은 제품에 응용되기에 적합하지만, 비용 면에서는 기존 a-Si TFT에 비해 열세이므로 응용이 제한적일 수밖에 없다.
따라서, a-Si TFT의 장점(대형화, 저가격화, 균일도)과 poly-Si TFT의 장점(고성능, 신뢰성)을 모두 취할 수 있는 새로운 TFT 기술에 대한 요구가 어느 때보다도 크며, 이에 대한 연구가 활발히 진행되고 있는데, 그 대표적인 것으로 산화물 반도체 TFT(Oxide Semiconductor TFT)가 있다.
이러한 산화물 반도체 TFT는 비정질 실리콘(a-Si) TFT에 비해 이동도 (mobility)가 높고, 다결정 실리콘(poly-Si) TFT에 비해서는 제조 공정이 간단하고 제작 비용이 낮다는 장점이 있어, 액정디스플레이(LCD) 및 유기전계발광소자(OLED) 에서 이용 가치가 높다.
한편, 산화물 반도체 TFT의 활성층은 전자가 이동하는 채널을 형성하는 층으로써, 최근에는 고해상도 및 3D용 평판디스플레이를 위해 전자의 이동도가 매우 큰 저온 다결정 실리콘(LTPS: Low Temperature Poly Silicon)을 사용하여 형성할 수 있다. 그에 따라 LTPS를 만들기 위해 결정화 공정 등 응답속도가 빠른 능동형 유기전계발광소자(AMOLED)의 전극을 형성하는 과정과 유사하게 열처리 공정이 추가되어야 한다. LTPS를 위해 요구되는 추가 공정으로는 결정화 공정과 고온 열처리 공정이 있는데, 고온 열처리 공정으로는 선수축(Pre-compaction) 공정과 탈수소 열처리 공정과 활성화 공정과 수호화 열처리 공정이 있다.
고온 열처리 공정 중에서 수소화 열처리 공정은 표면 및 내부의 실리콘(Si)이 단글링 본드(dangling bond) 상태의 활성층으로 존재하여 지나가는 전자들이 단글링 본딩(dangling bonding) 자리에 포획되어 산포가 나빠지는 것을 방지하기 위한 것이다.
수소화 열처리 공정을 통해 고온으로 열처리하게 되면, 결정화 공정에서 수소가 탈기된 단글링 본딩 자리에 수소원자들이 다시 재결합하여 소자 특성을 좋게 해준다.
그러나, 종래에 유도가열장치나 할로겐 램프 등을 사용하는 수소화 열처리 공정에서는 소자를 비교적 높은 600~1000℃의 온도에 장시간 노출시키며, 500℃ 이하의 온도에서는 공정을 실시해도 거의 효과가 없었다. 특히, 목적하는 공정온도까지 올리는데 걸리는 시간, 공정온도에서 열처리 공정이 진행되는 시간, 그리고 열처리 후 다음 공정을 위해 온도를 내리는데 걸리는 시간을 포함하여 장시간의 공정시간이 요구되었다.
이와 같이, 종래의 수소화 열처리 공정은 높은 온도가 요구됨에 따라 열처리를 위한 높은 전력이 사용되며, 또한 높은 온도에 오랜 시간 노출시켜야 하기 때문에 소자를 구성하는 다른 층에 결함을 줄 수도 있어서 수율 저하의 원인이 되었다. 또한, 수소화 열처리 공정의 후속 공정을 위해서는 소자의 온도를 낮추는 데도 많은 대기시간이 소요되며, 소자의 온도가 저하되는 중에도 소자 변형의 가능성이 있었다. 특히, 플렉서블 디스플레이 제작에서 폴리이미드의 경화공정 이후에 고온으로 열처리를 수행해야 하는데, 이 경우에는 플라스틱 기판에 변형이 발생하거나 유기물이 산소와 결합하여 연소하는 문제도 있었다.
또한, 종래 기술에서는 열처리 소자의 오염을 방지하기 위해 고진공 분위기에서 온도를 상승시켜 수소화 열처리 공정을 진행해야 했다.
본 발명은 상기한 점들을 감안하여 안출한 것으로, 특히 전자의 이동도가 매우 큰 산화물 반도체 TFT나 LTPS를 위해 서로 다른 주파수를 가지는 마이크로파를 사용하여 저온 및 저전력으로 수소화 열처리를 수행하는데 적당한 시분할 조사되는 마이크로파를 이용한 수소화 열처리 방법을 제공하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 시분할 조사되는 마이크로파를 이용한 수소화 열처리 방법의 특징은, 수소화 열처리가 요구되는 소자를 챔버에 로딩하는 로딩단계와, 상기 소자가 로딩된 상기 챔버 내부에 서로 다른 주파수를 가지는 마이크로파를 시분할로 반복 조사하는 열처리단계로 이루어지는 것이다.
바람직하게, 상기 열처리단계는 ISM 대역(Industrial Scientific Medical band)의 주파수에 해당하는 2.45㎓와 5.8㎓와 9.5㎓ 중 어느 하나의 마이크로파를 상기 챔버 내부로 시분할 조사할 수 있다.
바람직하게, 상기 열처리단계는 ISM 대역의 서로 다른 주파수를 제1주파수와 제2주파수로 설정한 상태에서, 상기 제1주파수의 마이크로파를 상기 챔버 내부로 조사하는 제1마이크로파조사단계와, 상기 제2주파수의 마이크로파를 상기 챔버 내부로 조사하는 제2마이크로파조사단계로 이루어질 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 제1주파수가 상기 제2주파수에 비해 상대적으로 낮은 주파수일 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 제1주파수가 상기 제2주파수에 비해 상대적으로 높은 주파수일 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 열처리단계는 상기 제1마이크로파조사단계와 상기 제2마이크로파조사단계를 목적하는 공정시간 동안 반복적으로 실시할 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 제1주파수의 마이크로파를 상기 챔버 내부로 조사하는 제1시간과 상기 제2주파수의 마이크로파를 상기 챔버 내부로 조사하는 제2시간을 설정하되, 상기 제1시간과 상기 제2시간을 서로 다르게 설정할 수 있다. 그에 따라, 상기 제1주파수가 상기 제2주파수에 비해 큰 경우에, 상기 제1시간을 상기 제2시간에 비해 짧게 설정하고, 상기 제1주파수가 상기 제2주파수에 비해 작은 경우에, 상기 제1시간을 상기 제2시간에 비해 길게 설정할 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 제1마이크로파조사단계와 상기 제2마이크로파조사단계 사이에 또는 상기 제2마이크로파조사단계 이후에, 상기 마이크로파의 조사를 일시 중지하는 휴지시간을 설정할 수 있다. 여기서, 상기 휴지시간은 상기 제1주파수의 마이크로파를 상기 챔버 내부로 조사하는 제1시간 또는 상기 제2주파수의 마이크로파를 상기 챔버 내부로 조사하는 제2시간에 비해 상대적으로 짧게 설정할 수 있다.
바람직하게, 상기 소자는 유전율에 따라 상기 마이크로파를 전체 또는 일부 흡수하는 산화물 반도체소자 또는 실리콘 반도체소자일 수 있다.
바람직하게, 상기 열처리단계는 상기 챔버 내부를 대기압 분위기의 압력과 상온으로 설정한 상태에서 상기 마이크로파를 조사할 수 있다.
본 발명에 따르면, 전자의 이동도가 매우 큰 산화물 반도체 TFT나 LTPS를 위해 서로 다른 마이크로파를 시분할로 반복 조사하여 저온에서 수소화 열처리를 수행한다. 그에 따라, 마이크로파에 의해 고집적 에너지가 소자에 전달되어 고온에서만 가능했던 수소원자들의 재결합이 저온에서도 실현된다.
마이크로파를 사용하되, 특히 서로 다른 주파수의 마이크로파를 시분할로 반복 조사하여 수소화 열처리를 진행하기 때문에 소자 자체의 온도 상승도 없다.
목적하는 공정온도로 높이기 위한 준비시간이나 후속 공정을 위해 소자 온도를 낮추는 대기시간이 요구되지 않으며, 긴 대기시간으로 인한 기판 등 다른 층의 결함도 발생하지 않는다.
마이크로파를 사용하여 대상 소자의 내부로부터 선택적 열처리가 가능하기 때문에, 급속 열처리 및 균일한 열처리가 가능하며 열손실이 매우 적다.
결국, 높은 온도에서의 열처리를 위한 장비나 냉각을 위한 장비나 높은 전력이 요구되지 않으므로 설비 비용을 절감할 수 있고, 또한 소자 결함 확률이 현저히 줄어들고 전체 공정 시간이 단축되기 때문에 수율 및 생산성 향상의 효과가 있다.
또한, 고진공의 분위기에서 온도를 상승시키면서 수소화 열처리를 진행하지 않더라도소자의 오염을 방지할 수 있다.
마이크로파를 이용하여 온도 상승을 방지할 수 있기 때문에, 플렉서블 디스플레이 제작에서 플라스틱 기판의 변형이나 유기물의 연소 문제를 해결할 수 있다. 따라서, 플렉서블 디스플레이 공정에도 적용 가능할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 시분할 조사되는 마이크로파를 이용한 수소화 열처리 절차를 도시한 상태흐름도이고,
도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 시분할 조사되는 마이크로파를 이용한 수소화 열처리 절차를 도시한 상태흐름도이고,
도 3은 본 발명의 또다른 실시 예에 따른 시분할 조사되는 마이크로파를 이용한 수소화 열처리 절차를 도시한 상태흐름도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 시분할 조사되는 마이크로파를 이용한 수소화 열처리 장비를 도시한 블록다이어그램이다.
본 발명의 다른 목적, 특징 및 이점들은 첨부한 도면을 참조한 실시 예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예의 구성과 그 작용을 설명하며, 도면에 도시되고 또 이것에 의해서 설명되는 본 발명의 구성과 작용은 적어도 하나의 실시 예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해서 상기한 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지는 않는다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 시분할 조사되는 마이크로파를 이용한 수소화 열처리 방법의 바람직한 실시 예를 자세히 설명한다.
본 발명은 표면 및 내부의 실리콘(Si)이 단글링 본드(dangling bond) 상태의 활성층으로 존재하여 지나가는 전자들이 단글링 본딩(dangling bonding) 자리에 포획되어 산포가 나빠지는 것을 방지하기 위해, 서로 다른 주파수의 마이크로파를 시분할로 조사하여 수호화 열처리를 수행하는 것이다.
마이크로파를 이용하여 수소화 열처리를 저온 및 저전력으로 수행함으로써, 결정화 공정에서 수소가 탈기된 단글링 본딩 자리에 수소원자들이 다시 재결합하여 소자 특성을 향상시키기 위한 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 시분할 조사되는 마이크로파를 이용한 수소화 열처리 절차를 도시한 상태흐름도이다.
도 1을 참조하면, 전처리 공정을 거친 후 수소화 열처리가 요구되는 소자를 챔버에 로딩한다(S10).
수소화 열처리가 요구되는 소자는 산화물 반도체소자나 실리콘 반도체소자 등으로 유전율에 따라 마이크로파를 전체 또는 일부 흡수하는 반도체소자일 수 있다.
또한, 수소화 열처리 이전의 전처리 공정으로는 글래스(glass)에 대한 선수축(Pre-compaction)공정이나 기판에 비정질 실리콘(a-Si)이나 산화물을 증착하는 증착공정이나 이온을 주입하는 도핑공정 등이 있을 수 있으며, 결정화(crystallization) 공정이나 활성화(activation) 공정 등이 포함될 수 있다.
일 예로, OLED 패널을 위한 산화막에 대해 마이크로파를 이용한 수소화 열처리를 수행하는 경우에는 기판에 산화막을 증착한 후에 그 산화막이 증착된 소자를 챔버에 로딩한다.
이어, 소자가 로딩된 챔버 내부에 서로 다른 주파수의 마이크로파를 시분할로 반복 조사하여 열처리를 수행한다(S20).
본 발명의 열처리에 사용되는 마이크로파는 ISM 대역(Industrial Scientific Medical band)의 주파수를 가지며, 특히 ISM 대역 주파수에 해당하는 2.45㎓와 5.8㎓와 9.5㎓ 중 어느 하나의 마이크로파를 챔버 내부로 조사한다.
수소화 열처리를 위한 챔버 내부의 조건은, 챔버 내부를 대기압 분위기의 압력과 상온으로 설정한다.
따라서, 챔버 내부가 대기압 분위기의 압력과 상온의 상태일 때, 마이크로파를 조사한다. 이는 종래 기술과 비교할 때, 챔버 내부를 목적하는 공정온도까지 높이기 위한 준비시간이 요구되지 않는다는 것을 의미한다.
본 발명의 수소화 열처리는 ISM 대역 주파수의 마이크로파를 목적하는 공정시간 동안 시분할하여 반복 조사할 수 있다. 이는 마이크로파를 이용하는 열처리 장비의 과열 및 과부하와 공정온도의 상승을 고려한 것이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 시분할 조사되는 마이크로파를 이용한 수소화 열처리 절차를 도시한 상태흐름도로, 마이크로파를 일정 시간 간격 시분할하여 반복 조사하는 예를 도시한 것이다.
도 2를 참조하면, 먼저 본 발명의 열처리에는 ISM 대역(Industrial Scientific Medical band)의 주파수를 가지는 마이크로파를 사용하며, 특히 ISM 대역 주파수에 해당하는 2.45㎓와 5.8㎓와 9.5㎓ 중 어느 하나의 마이크로파를 챔버 내부로 시분할 조사한다.
그에 따라, ISM 대역의 주파수 중에서 서로 다른 주파수를 제1주파수와 제2주파수로 설정한다(S100).
보다 상세하게, 제1주파수는 제2주파수에 비해 상대적으로 낮은 주파수일 수 있다. 또는, 제1주파수는 제2주파수에 비해 상대적으로 높은 주파수일 수 있다.
도 1에서 설명된 바와 같이 전처리 공정을 거친 후 수소화 열처리가 요구되는 소자를 챔버에 로딩한다(S110).
이어, 소자가 로딩된 챔버 내부에 서로 다른 주파수의 마이크로파를 시분할로 반복 조사한다(S120~S150). 이하에서 시분할 반복 조사에 대해 상세한다.
전술된 바와 같이, ISM 대역의 서로 다른 주파수를 제1주파수와 제2주파수로 설정한 상태에서, 제1주파수의 마이크로파를 챔버 내부로 조사한다[제1마이크로파조사공정](S120).
이어, 제1주파수와 다른 주파수인 제2주파수의 마이크로파를 챔버 내부로 조사한다[제2마이크로파조사공정](S130).
제1마이크로파조사공정(S120)과 제2마이크로파조사공정(S130)은 목적하는 총 공정시간 동안 반복적으로 실시될 수 있다(S150).
제1주파수의 마이크로파를 상기 챔버 내부로 조사하는 제1마이크로파조사공정(S120) 시간을 제1시간으로 설정하고, 제2주파수의 마이크로파를 상기 챔버 내부로 조사하는 제2마이크로파조사공정(S130) 시간을 제2시간을 설정할 수 있다. 이러한 제1시간 및 제2시간의 설정은 소자의 로딩 이전에 마이크로파의 주파수를 설정할 시에 미리 실시할 수도 있다.
제1시간과 제2시간은 동일하게 설정할 수도 있고, 제1시간과 제2시간은 서로 다르게 설정할 수 있다. 상세하게는, 제1시간과 제2시간은 마이크로파의 주파수 크기에 반비례하게 설정되는 것이 바람직하다.
일 예로, 제1주파수가 제2주파수에 비해 큰 값으로 설정되는 경우에, 제1시간을 제2시간에 비해 짧게 설정할 수 있다. 또한, 제1주파수가 제2주파수에 비해 작은 값으로 설정되는 경우에, 제1시간을 제2시간에 비해 길게 설정할 수 있다.
한편, 제1마이크로파조사공정(S120) 및 제2마이크로파조사공정(S130) 이후에는 미리 설정된 휴지시간 동안 마이크로파의 조사를 중지한다(S140). 휴지시간의 설정은 선택적인 것으로 로딩된 소자나 장비의 상태에 따라 조정 가능하다.
예로써, 제1마이크로파조사공정(S120)과 제2마이크로파조사공정(S130)에 소요되는 시간(제1시간과 제2시간의 합)을 1분으로 설정하고, 상기 휴지시간은 30초로 설정할 수 있다. 또한, 제1시간과 제2시간을 합산한 총 소요시간을 15분으로 설정하여 일정 시간 간격으로 서로 다른 주파수의 마이크로파를 15회씩 반복적으로 조사할 수 있다. 여기서, 휴지시간은 소자에 마이크로파를 조사하지 않고 냉각시키기 위한 시간이다.
다른 예로써, 제1시간과 제2시간의 합을 2분으로 설정하고, 상기 휴지시간은 30초 내지 1분으로 설정할 수 있다. 이때, 서로 다른 제1주파수와 제2주파수의 크기에 따라 제1시간과 제2시간도 반비례하되 서로 다르게 설정할 수 있다.
본 발명의 수소화 열처리를 위한 총 공정시간은 마이크로파를 조사하는 전술된 제1시간 및 제2시간, 그리고 마이크로파의 조사를 일시 중지하는 휴지시간을 포함할 수 있다. 휴지시간은 마이크로파를 조사하는 시간 이하로 설정할 수 있다. 일 예로, 휴지시간은 제1시간 또는 제2시간에 비해 상대적으로 짧게 설정될 수 있다. 다른 예로, 휴지시간은 제1시간 및 제2시간을 합산한 시간에 비해 상대적으로 짧게 설정될 수 있다.
도 3은 본 발명의 또다른 실시 예에 따른 시분할 조사되는 마이크로파를 이용한 수소화 열처리 절차를 도시한 상태흐름도로, 마이크로파를 일정 시간 간격 시분할하여 반복 조사하는 다른 예를 도시한 것이다.
도 3을 참조하면, 먼저 본 발명의 열처리에서 ISM 대역의 주파수 중에서 서로 다른 주파수를 제1주파수와 제2주파수로 설정한다(S200). 제1주파수와 제2주파수의 설정된 그들의 상대적 관계는 도 2에서 설명된 바와 같다. 또한 제1주파수의 마이크로파를 조사하는 제1시간과 제2주파수의 마이크로파를 조사하는 제2시간은 도 2에서 설명된 바와 동일하게 설정되는 것으로 설명한다.
도 1에서 설명된 바와 같이 전처리 공정을 거친 후 수소화 열처리가 요구되는 소자를 챔버에 로딩한다(S210).
이어, 소자가 로딩된 챔버 내부에 서로 다른 주파수의 마이크로파를 시분할로 반복 조사한다(S220~S260). 이하에서 시분할 반복 조사에 대해 상세한다.
전술된 바와 같이, ISM 대역의 서로 다른 주파수를 제1주파수와 제2주파수로 설정한 상태에서, 제1시간 동안 제1주파수의 마이크로파를 챔버 내부로 조사한다[제1마이크로파조사공정](S220).
제1마이크로파조사공정 (S220) 이후에 제1시간 보다 상대적으로 짧게 설정된 제1휴지시간 동안 마이크로파의 조사를 중지한다(S230).
제1휴지시간이 만료된 시에, 제2시간 동안 제2주파수의 마이크로파를 챔버 내부로 조사한다[제2마이크로파조사공정](S240).
제2마이크로파조사공정 (S240) 이후에 제2시간 보다 상대적으로 짧게 설정된 제2휴지시간 동안 마이크로파의 조사를 중지한다(S250).
제1마이크로파조사공정(S120)과 제2마이크로파조사공정(S130)은 각각의 휴지시간을 포함하여 목적하는 총 공정시간 동안 반복적으로 실시될 수 있다(S260).
도 3의 예에서도, 제1시간과 제2시간을 동일하게 설정할 수도 있고, 제1시간과 제2시간은 서로 다르게 설정할 수 있다. 상세하게는, 제1시간과 제2시간은 마이크로파의 주파수 크기에 반비례하게 설정되는 것이 바람직하다. 제1시간과 제2시간 및 휴지시간의 설정에 대한 예들은 도 2에서 설명된 바와 동일하다.
이와 같이 일정 시간 간격을 두고 서로 다른 마이크로파를 다수 회 조사함으로써, 마이크로파를 이용하는 열처리 장비의 과열 및 과부하를 방지하면서도 전체적인 공정온도 상승도 해소할 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 마이크로파를 이용한 수소화 열처리는 다음에 설명되는 장비를 사용하여 진행할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 시분할 조사되는 마이크로파를 이용한 수소화 열처리 장비를 도시한 블록다이어그램이다.
도 4를 참조하면, 마이크로파를 이용하는 수소화 열처리 장비는, 수소화 열처리가 요구되는 소자를 로딩하는 챔버(10)와, 서로 다른 주파수의 마이크로파를 발생시키는 제1 및 2 마이크로파 발생기(20,21)와, 제1 및 2 마이크로파 발생기(20,21)에 전원을 공급하는 전원부(30)와, 제1 및 2 마이크로파 발생기(20,21)와 전원부(30)를 제어하는 제어부(40)로 구성될 수 있다.
챔버(10)는 적어도 하나 이상의 소자를 적층하기 위한 스테이지(STAGE)를 구비하되, 소자에 마이크로파가 원활하게 흡수될 수 있도록 스테이지를 포함하는 챔버(10) 내부의 구성은 마이크로파가 통과 가능한 소재로 구비되는 것이 바람직하다. 일 예로, 챔버(10) 내부에는 소자를 적층하기 위한 스테이지와, 그 스테이지의 회전을 위한 로테이터(rotator)가 구비될 수 있다. 특히 스테이지는 마이크로파가 통과하는 테프론 소재로 제조되는 것이 바람직하다.
제1 및 2 마이크로파 발생기(20,21)는 제어부(40)의 제어에 따라 각각 설정된 시간에 요구되는 ISM 대역 주파수의 마이크로파를 발생시킨다. 특히, 제1 및 2 마이크로파 발생기(20,21)는 제어부(40)의 제어에 따라, ISM 대역 주파수에 해당하는 2.45㎓와 5.8㎓와 9.5㎓ 중 어느 하나의 마이크로파를 발생시킨다.
제1 및 2 마이크로파 발생기(20,21)는 제어부(40)의 제어에 따라 서로 다른 주파수의 마이크로파를 발생시킨다.
제1마이크로파 발생기(20)는 ISM 대역의 주파수 중에서 제1주파수의 마이크로파를 발생시키고, 제2마이크로파 발생기(21)는 ISM 대역의 주파수 중에서 제2주파수의 마이크로파를 발생시킨다.
보다 상세하게, 제1주파수는 제2주파수에 비해 상대적으로 낮은 주파수일 수 있다. 또는, 제1주파수는 제2주파수에 비해 상대적으로 높은 주파수일 수 있다.
전원부(30)는 제어부(40)의 제어에 따라 제1 및 2 마이크로파 발생기(20,21)가 각각 설정된 주파수를 조사하는 시간에 대응하게 제1 및 2 마이크로파 발생기(20,21)로 마이크로파를 발생시키기 위한 전원을 공급한다.
제어부(40)는 제 1 및 2 마이크로파 발생기(20,21)가 ISM 대역 주파수에 해당하는 2.45㎓와 5.8㎓와 9.5㎓ 중 어느 하나의 마이크로파를 발생하도록 제1 및 2 마이크로파 발생기(20,21)를 제어하며, 또한 전술된 휴지시간의 간격을 두고 제1시간 및/또는 제2시간 동안 반복적으로 마이크로파를 발생하도록 제1 및 2 마이크로파 발생기(20,21)를 제어한다. 또한, 제어부(40)는 전원부(30)가 제1 및 2 마이크로파 발생기(20,21)의 마이크로파 발생 주기에 동기되게 전원을 공급하도록 제어한다.
추가 예로써, 제어부(40)는 챔버(10) 내부 또는 수소화 열처리 대상인 소자의 온도를 센싱하고, 센싱 온도가 기준 온도를 초과하는 경우에는 전술된 제1시간과 제2시간과 휴지시간 중 적어도 하나를 조정하여 과열 방지를 위한 제어를 수행할 수도 있다.
한편, 서로 다른 주파수의 마이크로파를 시분할로 조사하는 수소화 열처리 장비는 제1 및 2 마이크로파 발생기(20,21)에서 각각 발생된 마이크로파를 챔버(10)로 안내하는 도파관을 더 구비할 수 있으며, 챔버(10) 내부에는 도파관을 통해 안내된 마이크로파가 챔버(10) 내부에 로딩된 소자들에 집중시키기 위한 반사판을 더 구비할 수 있다. 특히, 반사판은 마이크로파를 챔버(10)) 내부에서 소자가 위치하는 방향으로 반사시키는 것이 바람직하며, 이를 위해 반사판은 챔버(10)의 내측벽에 구비될 수 있다.
본 발명의 서로 다른 주파수의 마이크로파를 시분할 조사하는 수소화 열처리는 챔버(10) 내부가 고진공 분위기에서 진행할 필요가 없다. 그로 인해, 챔버(10) 내부를 고진공 분위기로 만들기 위한 진공펌프, 진공게이지, 진공밸브 등의 고가의 부품이 요구되지 않는다.
본 발명에 따른 수소화 열처리는 고해상도 LCD 제작을 위한 LTPS 또는 IGZO와 같은 산화물의 열처리, AMOLED 제작을 위한 LTPS 또는 IGZO와 같은 산화물의 열처리, 그리고 플렉서블 디스플레이 제작에서 폴리이미드화를 위한 열처리에 적용 가능하다. 산화물 반도체의 경우에는 IGZO, IZO, ZTO 및 AZTO의 열처리에도 적용 가능하다.
지금까지 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위 내에서 변형된 형태로 구현할 수 있을 것이다.
그러므로 여기서 설명한 본 발명의 실시 예는 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 범위는 상술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 챔버
20,21: 마이크로파 발생기
30: 전원부
40: 제어부

Claims (11)

  1. 수소화 열처리를 위해 산화물이 증착된 산화물 반도체소자를 챔버에 로딩하는 로딩단계; 그리고
    상기 산화물 반도체소자가 로딩된 상기 챔버 내부에 서로 다른 ISM 대역(Industrial Scientific Medical band)의 주파수를 가지는 마이크로파를 시분할로 반복 조사하는 열처리단계;
    로 이루어지는 것을 특징으로 하는 시분할 조사되는 마이크로파를 이용한 수소화 열처리 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 열처리단계는,
    상기 ISM 대역(Industrial Scientific Medical band)의 주파수에 해당하는 2.45㎓와 5.8㎓와 9.5㎓ 중 어느 하나의 마이크로파를 상기 챔버 내부로 시분할 조사하는 것을 특징으로 하는 시분할 조사되는 마이크로파를 이용한 수소화 열처리 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 열처리단계는,
    상기 ISM 대역의 서로 다른 주파수를 제1주파수와 제2주파수로 설정한 상태에서, 상기 제1주파수의 마이크로파를 상기 챔버 내부로 조사하는 제1마이크로파조사단계와,
    상기 제2주파수의 마이크로파를 상기 챔버 내부로 조사하는 제2마이크로파조사단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 시분할 조사되는 마이크로파를 이용한 수소화 열처리 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1주파수가 상기 제2주파수에 비해 상대적으로 낮은 주파수인 것을 특징으로 하는 시분할 조사되는 마이크로파를 이용한 수소화 열처리 방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1주파수가 상기 제2주파수에 비해 상대적으로 높은 주파수인 것을 특징으로 하는 시분할 조사되는 마이크로파를 이용한 수소화 열처리 방법.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 열처리단계는,
    상기 제1마이크로파조사단계와 상기 제2마이크로파조사단계를 목적하는 공정시간 동안 반복적으로 실시하는 것을 특징으로 하는 시분할 조사되는 마이크로파를 이용한 수소화 열처리 방법.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1주파수의 마이크로파를 상기 챔버 내부로 조사하는 제1시간과 상기 제2주파수의 마이크로파를 상기 챔버 내부로 조사하는 제2시간을 설정하되, 상기 제1시간과 상기 제2시간을 서로 다르게 설정하는 것을 특징으로 하는 시분할 조사되는 마이크로파를 이용한 수소화 열처리 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제1주파수가 상기 제2주파수에 비해 큰 경우에, 상기 제1시간을 상기 제2시간에 비해 짧게 설정하고,
    상기 제1주파수가 상기 제2주파수에 비해 작은 경우에, 상기 제1시간을 상기 제2시간에 비해 길게 설정하는 것을 특징으로 하는 시분할 조사되는 마이크로파를 이용한 수소화 열처리 방법.
  9. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1마이크로파조사단계와 상기 제2마이크로파조사단계 사이에 또는 상기 제2마이크로파조사단계 이후에, 상기 마이크로파의 조사를 일시 중지하는 휴지시간을 설정하는 것을 특징으로 하는 시분할 조사되는 마이크로파를 이용한 수소화 열처리 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 휴지시간은 상기 제1주파수의 마이크로파를 상기 챔버 내부로 조사하는 제1시간 또는 상기 제2주파수의 마이크로파를 상기 챔버 내부로 조사하는 제2시간에 비해 상대적으로 짧게 설정하는 것을 특징으로 하는 시분할 조사되는 마이크로파를 이용한 수소화 열처리 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 열처리단계는,
    상기 챔버 내부를 대기압 분위기의 압력과 상온으로 설정한 상태에서 상기 마이크로파를 조사하는 것을 특징으로 하는 시분할 조사되는 마이크로파를 이용한 수소화 열처리 방법.
KR1020170096953A 2017-07-31 2017-07-31 시분할 조사되는 마이크로파를 이용한 수소화 열처리 방법 KR20170115975A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170096953A KR20170115975A (ko) 2017-07-31 2017-07-31 시분할 조사되는 마이크로파를 이용한 수소화 열처리 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170096953A KR20170115975A (ko) 2017-07-31 2017-07-31 시분할 조사되는 마이크로파를 이용한 수소화 열처리 방법

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160043607 Division 2016-04-07 2016-04-08

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20170115975A true KR20170115975A (ko) 2017-10-18

Family

ID=60296618

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170096953A KR20170115975A (ko) 2017-07-31 2017-07-31 시분할 조사되는 마이크로파를 이용한 수소화 열처리 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20170115975A (ko)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6998580B2 (en) Thermal processing apparatus and thermal processing method
US7939456B2 (en) Method and apparatus for uniform microwave treatment of semiconductor wafers
JP4074777B2 (ja) 低温下における半導体フィルムの加熱処理装置
JP6821788B2 (ja) 基板処理装置、半導体装置の製造方法およびプログラム
JP2013084902A (ja) 熱処理方法および熱処理装置
CN105097667B (zh) 低温多晶硅tft基板结构的制作方法及低温多晶硅tft基板结构
US9585195B2 (en) Annealing apparatus and annealing process
JP4236881B2 (ja) 熱処理装置
US20140038430A1 (en) Method for processing object
US10699906B2 (en) Heat treatment method for p-type semiconductor
JP2003209054A (ja) 基板の熱処理方法および熱処理装置
KR20170120526A (ko) 마이크로파를 이용한 인라인타입 수소화 열처리 방법
US10283367B2 (en) Hydrogenation annealing method using microwave
KR20170115975A (ko) 시분할 조사되는 마이크로파를 이용한 수소화 열처리 방법
KR20140116797A (ko) 마이크로파 가열 처리 방법
KR20170115460A (ko) 마이크로파를 이용한 수소화 열처리 방법
JP3859744B2 (ja) 半導体装置及びアクティブマトリクス型表示装置の作製方法
CN107658225B (zh) 热处理方法
US20180202071A1 (en) Crystal structure control method and heat treatment method
JP3621154B2 (ja) アクティブマトリクス型表示装置の作製方法
KR101391939B1 (ko) 플라즈마 이온 주입에 의한 비결정질 반도체 박막을 결정화하는 방법 및 장치
US11621168B1 (en) Method and system for doping semiconductor materials
KR20170034496A (ko) 비정질 실리콘 박막의 다결정 결정화 방법
JP2015232995A (ja) プラズマ処理装置及び方法
JP2005085993A (ja) 熱処理装置および熱処理方法

Legal Events

Date Code Title Description
A107 Divisional application of patent