KR101048692B1 - 클러스터형 증착 장비 및 이를 이용한 박막 트랜지스터의제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 증착 전후 열처리를 하나의 클러스터 내에서 진행하여 진공 브레이크 없이 증착 공정을 진행할 수 있는 클러스터형 증착 장비 및 이를 이용한 박막 트랜지스터의 제조 방법에 관한 것이다. 그 중 본 발명의 클러스터형 증착 장비는 복수개의 기판이 인입되어 대기하는 로더와, 기 로더에서 전송된 기판을 예열하는 프리히팅 챔버와, 상기 프리히팅 챔버로부터 이송된 기판에 소정의 막을 증착하는 복수개의 PECVD 챔버와, 상기 일 PECVD 챔버로부터 이송된 기판을 어닐링하는 어닐링 챔버와, 상기 어닐링 챔버로부터 빠져나오는 기판을 전송받아 이를 외부로 유출하는 언로더를 포함하여 이루어짐에 그 특징이 있다.

클러스터(cluster)형, PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition), 어닐링(annealing), 프리히팅(preheating), 수소화(Hydrogenation), 진공 브레이크(vacuum break)

Description

클러스터형 증착 장비 및 이를 이용한 박막 트랜지스터의 제조 방법{Cluster Type of Apparatus for Deposition and Method for Manufacturing Thin Film Transistors Using the same}

도 1은 일반적인 탑 게이트 박막 트랜지스터를 나타낸 단면도

도 2a는 종래의 클러스터형 증착 장비를 나타낸 개략도

도 2b는 도 2a 각 PECVD 챔버 내부의 구성도

도 3은 종래의 수소화 처리 공정을 나타낸 도면

도 4는 종래의 세정 공정을 나타낸 도면

도 5는 본 발명의 클러스터형 증착 장비 및 이의 구동 순서를 나타낸 개략도

*도면의 주요 부분에 대한 부호 설명*

50 : 컨트롤러 51, 52, : CVD 챔버

53, 54, 55 : 스퍼터 챔버 56 : 중앙 챔버

57 : 로봇 암(Robot arm) 60 : 카세트

70 : 기판 81, 82, 92, 93 : 플레이트

83, 84, 96 : 밸브 91 : 마그네틱

94 : 본딩 물질 95 : 타겟

본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로 특히, 증착 전후 열처리를 하나의 클러스터 내에서 진행하여 진공 브레이크 없이 증착 공정을 진행할 수 있는 클러스터형(Cluster type) 증착 장비 및 이를 이용한 박막 트랜지스터의 제조 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)을 대체하면서LCD가 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 하부 기판, 상부 기판과, 상기 상하부 기판 사이에 주입된 액정층으로 구성된다.

여기서, 상기 하부 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, 상부 기판(칼라 필터 어레이 기판)에는, 상기 화소 영역을 제외한 부분의 빛을 차단하기 위한 블랙 매트릭스층과, R, G, B의 칼라 색상을 나타내는 칼라 필터층과, 상기 칼라 필터층을 포함한 전면에 형성된 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.

근래에는 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display Device)의 여러 형태 중 액티브 매트릭스(Active Matrix) 타입의 박막 트랜지스터(TFT : Thin Film Transistor) 액정 표시 소자의 분야의 발전이 현저하다.

액티브 매트릭스 방식의 박막 트랜지스터 액정 표시 소자(TFT LCD)는 표시 장치의 화면을 이루는 개개 화소의 전극을 트랜지스터를 이용하여 조절하는 것으로, 이 때, 박막 트랜지스터는 반도체층을 포함하여 하부 기판상에 형성된다.

한편, 상기 반도체층에 대해 게이트 전극이 어디 위치하는가에 따라 탑 게이트(top gate) 방식과 바텀 게이트(bottom gate) 방식으로 구분한다. 즉, 게이트 전극이 반도체층 상부에 위치할 때는 탑 게이트(top gate), 게이트 전극이 반도체층 하부에 위치할 때는 바텀 게이트라 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래의 클러스터형 증착 장비 및 이를 이용한 박막 트랜지스터의 제조 방법을 설명하면 다음과 같다.

도 1은 일반적인 탑 게이트 박막 트랜지스터를 나타낸 단면도이다.

도 1과 같이, 일반적인 탑 게이트 박막 트랜지스터는 기판(10) 상에 소정의 패턴으로 형성된 반도체층(11)과, 상기 반도체층(11)을 포함한 상기 기판(10) 전면에 형성된 게이트 절연막(12)과, 상기 게이트 절연막(12) 상에 상기 반도체층(11) 상부의 소정 영역에 대응되는 부위에 형성된 게이트 전극(13)과, 상기 게이트 전극(13)을 포함한 전면에 형성된 절연막(14) 및 상기 절연막(14) 및 게이트 절연막(12)에 콘택홀을 구비하여 상기 반도체층(11)의 양측과 연결되는 소오스/드레인 전극(15a, 15b)으로 이루어진다.

이하, 도면을 참조하여 일반적인 탑 게이트 박막 트랜지스터의 제조 방법에 대해 설명한다.

먼저, 기판(10) 전면에 버퍼층(생략)으로 실리콘 산화막(SiO₂)이 형성되고, 상기 버퍼층 상에 반도체층(11)이 소정 영역 상에 형성된다.

상기 반도체층(11)은 비정질 실리콘을 증착시킨 다음, 탈수소화한 후, 레이저 재결정작업을 통해 폴리 실리콘화한 후 패터닝한 것이다.

이어, 상기 반도체층(11)을 포함한 버퍼층 전면에 게이트 절연막(12)을 증착하여 형성한다.

이어, 상기 게이트 절연막(12) 상에 알루미늄(Al), 알루미늄 합금, 크롬(Cr), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 안티몬(Sb), 탄탈(Ta) 등의 게이트 전극용 금속을 증착한 후, 이를 선택적으로 제거하여 게이트 전극(13)을 형성한다. 상기 게이트 전극(13)은 일반적으로 알미늄 함유금 속과 몰리브덴 함유 금속의 2층 구조, 알미늄 함유 금속과 경우에 따라서는 크롬의 2층 구조를 사용할 수도 있으나 상기 게이트 전극(13)의 패턴을 형성하기 위한 식각에서 언더컷(under cut)을 이루는 형태나 이온도핑(ion doping) 후의 어닐링(annealing) 단계에서의 문제점이 없는 금속을 사용해야 한다.

이어, 전면에 수소(Hydrogen)를 주입하여 상기 반도체층(11)으로 상기 수소를 유입시킴으로써 수소가 상기 반도체층(11)의 결정화 후 결정화되지 않고 남아있는 실리콘(Si)의 댕글링 본드를 잡아주어, 상기 반도체층(11)의 이동도를 높이도록 한다.

이러한 수소화 어닐링(Hydrogenation Annealing) 공정은 상기 게이트 절연막(12)을 포함한 기판(10)을 오븐에서 400℃ 내외의 온도로 4시간 가량의 열처리를 하여 진행한다.

이어, 상기 게이트 전극(13)을 포함한 게이트 절연막(12) 상에 각각 p형 소자 또는 n형 소자를 형성하기 위한 이온 주입 공정을 진행한다.

이 때, 상기 게이트 전극(13)이 마스크 역할을 하여 상기 게이트 전극(13)의 양측에 해당되는 반도체층(11)의 부위에 각 형에 따른 고농도 불순물 영역(11a, 11b)이 형성된다.

이어, 상기 게이트 전극(13)을 포함한 전면에 층간 절연막(14)을 증착한다.

상기 층간 절연막(14)은 대개 실리콘 산화막이나 실리콘 질화막을 증착하여 형성하는데 경우에 따라서는 감광성 유기막으로 도포하여 형성하기도 한다. 이 경우 패터닝을 위한 식각공정을 별도로 시행할 필요가 없으므로 공정을 단순화할 수 있다.

이어, 상기 층간 절연막(14)을 선택적으로 제거하여 상기 반도체층의 고농도 불순물 영역(11a, 11b)을 노출시키는 콘택 홀을 형성한다.

이어, 상기 콘택 홀을 포함한 매립하여 전면에 소오스/드레인 전극용 금속을 전면 증착하고, 이를 선택적으로 제거하여 소오스/드레인 전극(15a, 15b)을 형성한다. 상기 소오스/드레인 전극용 금속은 알루미늄(Al), 알루미늄 합금, 크롬(Cr), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 안티몬(Sb), 탄탈(Ta) 등으로 형성한다.

이어, 상기 소오스/드레인 전극(15a, 15b)을 포함한 층간 절연막(14) 상에 전면 ITO 재질의 투명 도전막을 증착하고, 이를 선택적으로 제거하여 상기 드레인 전극(15b)과 연결된 화소 전극(미도시)을 형성한다.

이하, 도면을 참조하여 상술한 일반적인 탑 게이트 박막 트랜지스터의 제조 방법 중 상기 반도체층(11)을 포함한 기판(10) 상에 게이트 절연막을 증착하는 방법과, 수소화 어닐링 공정 등에 대해 살펴본다.

도 2a는 종래의 클러스터형 증착 장비를 나타낸 개략도이며, 도 2b는 도 2a 각 PECVD 챔버 내부의 구성도이다.

도 2a와 같이, 종래의 클러스터형 증착 장비는 전송 챔버(Transfer Chamber)(38)가 중앙에 위치하고, 그 주위에 복수개의 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 챔버(31, 32, 33, 34), 기판이 인입/유출되는 로더(35), 언로더(36) 및 유입된 기판(10)을 PECVD 공정 전 예열하는 프리히팅(preheating) 챔버(37)를 포함하여 이루어진다.

이러한 종래의 클러스터형 증착 장비의 구동은, 로더(34)에서 상기 전송 챔버(38)로 인입(①)된 기판(도 1의 10 참조)이 프리히팅 챔버(37)로 들어가(②) 증착 공정 전 기판(10)을 일정 온도로 예열되고, 이어, 상기 복수개의 CVD 챔버(31, 32, 33, 34) 중 하나의 챔버로 들어가(③) PECVD 공정을 마친 후, 다시 전송 챔버(38)를 거쳐(④) 언로더(35)로 빠져나가게(⑤) 되는 방식으로 이루어진다.

여기서, 상기 기판(10)의 이동은 중앙에 위치한 로봇 암(robot arm)(39)이 움직이며 제어하게 되고, 상기 기판은 각각 로더(35)와 언로더(36)에서 카셋트(cassette)(60) 내에 장착되어 있다가 하나씩 빠져나가거나, 하나씩 들어와 카셋트(60)에 채워진 후 다음 공정 라인으로 빠져나가게 된다.

상술한 클러스터형 증착 장비 내의 상기 로봇 암(39)을 이용한 기판(10)의 이동은 컨트롤러(40)에 의해 제어된다.

그리고, 버퍼 챔버(50)는 다음 공정을 진행하는 PECVD 챔버(101, 102, 103, 104)나, 전송 챔버(112)로 들어가기 전에 대기 중인 기판(10)이 머무르는 챔버이다.

이러한 종래의 클러스터형 증착 장비 내에는 PECVD 챔버(31, 32, 33, 34)가 복수개 구성되며 상기 각 PECVD 챔버(31, 32, 33, 34)는 다음과 같이, 구성되어 있다.

도 2b와 같이, PECVD 챔버는 소정 간격 이격된 제 1, 제 2 플레이트(21, 22)를 구비하고, 상기 제 2 플레이트(22) 상에 기판(10)을 장착하여 이루어져 있다. 그리고, 상기 제 1 플레이트(21)에 RF(Radio Frequency) 파워를 인가하고, 상기 제 2 플레이트(22)를 접지시켜, 상기 제 1, 제 2 플레이트(21, 22) 사이의 공간에 플라즈마 영역을 형성한다. 즉, 상기 챔버 내에 증착하고자 하는 증착막의 반응 가스와, 분위기 가스를 유입하여 상기 반응 가스가 상기 제 1, 제 2플레이트(21, 22) 사이의 공간에서 플라즈마 상태로 있다가 기판(10) 상에 증착되도록 한다.

도 3은 종래의 수소화 처리 공정을 나타낸 도면이다.

도 3과 같이, 종래의 수소화 처리 공정은 오븐(80) 내에서 10개 내지 25개의 기판(10)이 장착되는 랏(lot)(75) 단위로 이루어진다. 이 때, 온도는 400℃ 내외로 하며, 진행 시간은 4시간 가량 진행하며, 분위기 가스는 H₂, N₂로 한다.

이와 같이, 오븐에 진행되는 수소화 처리 공정이 수시간 단위로 오래 걸리는 것은 증착 공정을 진행한 후, 기판(10)이 상기 클러스터형 증착 장비를 빠져나오며 적어도 한 번 세정 공정을 진행한 상태이므로, 기판이(10) 식혀져, 다시 기판(10)을 예열하는 시간과 더불어 실제 수소화 어닐링을 위한 열처리 시간이 더 들게 되기 때문이다.

도 4는 종래의 세정 공정을 나타낸 도면이다.

도 4와 같이, 종래의 세정 공정은 기판(10)을 이송시키며, 상부의 스프레이 노즐(24)을 통해 기판(10) 상에 DI 용액을 분사시켜 세정을 진행하는 방식으로 이루어진다. 이러한 세정 공정은, 예를 들어, 클러스터형 증착 장비를 이용하여 절연막의 증착 공정 후, 오븐을 통해 수소화 어닐링하는 공정을 진행하는 바와 같이, 두 공정간에 진공 브레이크(vacuum break)가 발생했을 때, 기판과 대기 중이 만나 불순물이 기판 상에 쌓이므로, 이를 제거하는 공정시에 진행되는 공정이다.

상기와 같은 종래의 클러스터형 증착 장비 및 이를 이용한 박막 트랜지스터의 제조 방법은 다음과 같은 문제점이 있다.

첫째, 증착 공정을 위한 클러스터형 증착 장비와 수소화 어닐링(열처리)을 위한 오븐이 별도로 구비되어, 장비 구비에 대한 비용 부담이 컸다.

둘째, 증착 공정과 수소화 어닐링 공정이 별도로 진행되어 액정 표시 장치를 제조하는 데 드는 시간이 오래 걸렸다.

셋째, 증착 공정과 수소화 어닐링 공정이 별도의 장비에서 진행되므로, 각 공정 사이에 진공 브레이크(vacuum break)가 발생되었다. 이러한 진공 브레이크가 발생함으로써, 대기 중으로 기판이 노출되어 수소화 어닐링 공정 전 반드시 세정 공정이 요구되며, 세정 공정(20분 내외로 이루어짐)이 아무리 정밀하게 이루어지더라도 진공 챔버 외부에 대기하는 시간이 오래 걸리게 되면 증착 장비로 증착되는 막과 수소화 열처리 후 형성되는 막간의 계면간의 특성이 열화됨을 피할 수 없다.

이는 결국 수소화 열처리가 요구되는 폴리실리콘형 박막 트랜지스터의 특성을 열화시키는 문제점을 유발한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 증착 전후 열처리를 하나의 클러스터 내에서 진행하여 진공 브레이크 없이 증착 공정을 진행할 수 있는 클러스터형 증착 장비 및 이를 이용한 박막 트랜지스터의 제조 방법을 제공하는 데, 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 클러스터형 증착 장비는 복수개의 기판이 인입되어 대기하는 로더와, 상기 로더에서 전송된 기판을 예열하는 프리히팅 챔버와, 상기 프리히팅 챔버로부터 이송된 기판에 소정의 막을 증착하는 복수개의 PECVD 챔버와, 상기 일 PECVD 챔버로부터 이송된 기판을 어닐링하는 어닐링 챔버와, 상기 어닐링 챔버로부터 빠져나오는 기판을 전송받아 이를 외부로 유출하는 언로더를 포함하여 이루어짐에 그 특징이 있다.

상기 소정의 막은 무기성 절연막이다.

상기 절연막은 SiNx 또는 SiO₂ 이다.

또한, 본 발명의 클러스터형 증착 장치를 이용한 박막 트랜지스터의 제조 방법은 상기 로더에 외부로부터 반도체층이 형성된 기판을 유입하는 단계와, 상기 기판을 프리히팅 챔버에서 전송하여 상기 기판을 예열하는 단계와, 상기 기판을 복수개의 증착 챔버 중 어느 일 챔버로 전송시켜 상기 기판 상에 층간 절연막을 증착하는 단계와, 상기 기판을 어닐링 챔버로 전송시켜 상기 기판을 어닐링하여 상기 반도체층을 수소화하는 단계와, 상기 기판을 언로더를 통해 외부로 유출시키는 단계를 포함하여 이루어짐에 그 특징이 있다.

상기 반도체층은 결정화 및 패터닝이 이루어진다.

상기 어닐링은 15분 이내에 이루어진다.

상기 어닐링은 380~450℃의 온도에서 이루어진다.

상기 어닐링은 N₂, H₂ 의 분위기에서 이루어진다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 클러스터형 증착 장비 및 이를 이용한 박막 트랜지스터의 제조 방법을 설명하면 다음과 같다.

도 5는 본 발명의 클러스터형 증착 장비 및 이의 구동 순서를 나타낸 개략도이다.

도 5와 같이, 본 발명의 클러스터형 증착 장비(100)는 프리히팅 챔버(105)와, 어닐링 챔버(106)가 하나의 클러스터(Cluster)에 형성되어 있음을 특징으로 한 다.

즉, 본 발명의 클러스터형 증착 장비(100)는 중앙에 위치한 전송 챔버(112)와, 상기 전송 챔버(112)의 주위에 형성되는 복수개의 PECVD 챔버(101, 102, 103, 104)와, 복수개의 기판(130)이 인입되어 대기하는 로더(107)와, 일 PECVD 챔버(101, 102, 103, 104)로부터 빠져나오는 기판(130)이 전송되는 언로더(108)와, 상기 전송 챔버(112) 내에 위치하여 상기 로더/언로더(107, 108), 전송 챔버(112) 및 복수개의 PECVD(101, 102, 103, 104)간 기판(130)을 이동하는 로봇 암(115)과, 상기 기판(130)의 이동을 제어하는 컨트롤러(미도시)를 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 버퍼 챔버(110)는 상기 전송 챔버(112)와 그 외 공정 챔버들간에 기판(130)이 이동할 때 대기하는 챔버이다.

상기 클러스터형 증착 장비의 구동은 다음과 같다.

먼저, 기판(130)이 로더(107)로 인입된다. 상기 기판(130)은 반도체층(미도시)이 패터닝되어 형성되어 있는 상태이다.

이어, 상기 기판(130)은 상기 로더(107)에서 상기 로봇 암(115)을 통해 하나씩 카셋트(120)에서 빠져나가 상기 전송 챔버(112)로 전송(①)되며, 상기 전송 챔버(112)에서는 프리히팅 챔버(105)로 기판(130)을 이송(②)하여 예열한다.

이 경우, 예열되는 온도는 350℃ 이하로 한다.

이어, 상기 예열된 기판(130)은 들어온 순서대로 제 1, 제 2, 제 3, 제 4 PECVD 챔버(101, 102, 103, 104) 중 어느 일 챔버로 전송(③)시킨다. 그리고, 각 PECVD 챔버(101, 102, 103, 104)에서는 플라즈마 상태의 가스를 발생시켜 상기 기 판(130) 상에 증착하는 공정을 진행한다.

이 때, 증착은 증착하고자 하는 막의 반응 가스와 분위기 가스를 유입하고, 예열된 기판(130)을 온도를 유지하여, 즉, 350℃ 내외의 온도에서 기판당 2분 정도의 시간을 소요하는 조건으로 이루어진다.

상기 기판(130) 상에 증착되는 막은 SiO₂ 또는 SiNx 등의 무기 절연막이다.

이어, 상기 제 1, 제 2, 제 3, 제 4 PECVD 챔버(101, 102, 103, 104) 중 어느 하나의 챔버에서 각 기판(130)에 PECVD 공정이 완료되면, 다시 어닐링 챔버(106)로 기판(130)을 이송(④)시킨다.

상기 어닐링 챔버(106)에서는 열전달 하는 분위기 가스인 N₂, H₂ 등의 가스와 반응 가스인 H₂를 이용하여 1~100Torr의 압력하에서 380 ~450℃의 온도로 상기 기판(130)을 열처리한다. 이 때, 상기 기판(130) 상에 증착된 절연막을 통과하여 그 하부에 반도체층에 이온 주입 후 남아있는 댕글링 본드를 상기 열처리 공정을 통해 유입되는 수소(H)가 잡아주게 된다.

이어, 상기 어닐링 챔버(106)는 다시 전송 챔버(112)를 지나(⑤) 언로더(108)를 통해(⑥) 외부로 빠져나간다.

상기 제 1 내지 제 4 PECVD 챔버(101, 102, 103, 104), 프리히팅 챔버(105) 및 어닐링 챔버(106)는 모두 진공 챔버(Vacuum Chamber)이다.

이와 같이, 본 발명의 클러스터형 증착 장비는 하나의 클러스터에 프리히팅 챔버(105)와 어닐링 챔버(106)를 모두 구비하여 반도체층을 패터닝한 후, 진행하는(게이트) 절연막 형성 공정과, 수소화 공정을 모두 동일한 클러스터에 진행함으로써, 상기 (게이트) 절연막 형성 공정과, 수소화 공정 사이에 진공 브레이크(Vacuum Break)가 걸리지 않고, 박막 트랜지스터의 형성이 이루어지도록 하여 진공 브레이크 발생시 반드시 요구되는 세정 공정을 생략하게 되고, 어닐링 공정에서 필요한 장비한 오븐의 사용을 생략할 수 있게 되었다.

상술한 본 발명의 클러스터형 증착 장비를 이용한 박막 트랜지스터의 제조 방법을 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 클러스터형 증착 장비는 일 예로 탑 게이트 방식의 박막 트랜지스터의 형성시 이용될 수 있는 장비이다.

즉, 기판 상에 반도체층을 형성한 후, 상기 기판을 본 발명의 클러스터형 증착 장비에 인입하여 게이트 절연막을 전면 증착하고, 이어, 상기 게이트 절연막을 수소화하기 위한 열처리하는 공정을 담당할 수 있다.

또한, 본 발명의 클러스터형 증착 장비는 바텀 게이트 방식의 박막 트랜지스터의 형성시에도 이용될 수 있다.

이 경우에는 먼저, 기판 상에 게이트 전극을 형성한 후, 게이트 절연막을 전면 증착한다. 이어, 상기 게이트 전극의 상부에 해당되도록 상기 게이트 절연막 상에 반도체층을 형성한 후 상기 기판을 본 발명의 클러스터형 증착 장비에 인입한다. 이어, 본 발명의 클러스터형 증착 장비를 이용하여 층간 절연막을 증착한 후, 이어, 상기 층간 절연막에 수소화하기 위한 열처리하는 공정을 연속하여 담당할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 클러스터형 증착 장비는 탑 게이트 방식 또는 바텀 게이트 방식의 박막 트랜지스터 모두 이용할 수 있는 것으로, 모두 절연막의 증착 및 이의 수소화를 위한 열처리 공정을 하나의 클러스터를 이용하여 진행할 수 있는 것이다.

이와 같은 공정을 통해, 본 발명의 클러스터형 증착 장비를 이용하면 절연막 증착 공정과, 수소화를 위한 열처리 공정 사이에 진공 브레이크(vacuum break) 시간이 발생하지 않게 되고, 따라서, 증착 공정과 수소화를 위한 열처리 공정 사이에 세정 공정이 요구되지 않아, 증착막과 이후에 형성되는 막간의 계면에 불순물이 오염되지 않게 되어 계면 특성이 좋아지게 되며 공정의 효율이 향상되게 된다.

상기와 같은 본 발명의 증착 장비는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 하나의 클러스터에 절연막 증착 장비와 수소화를 위한 열처리 장비를 일체화시켜, 수소화 열처리 공정을 위한 별도의 오븐의 사용을 피할 수 있다. 따라서, 장비 사용에 대한 비용이 감소된다.

둘째, 하나의 클러스터에서 절연막 증착 공정과 수소화를 위한 열처리 공정을 연속하여 진행함으로써 두 공정 사이의 진공 브레이크를 생략할 수 있다. 진공 브레이크의 생략은 두 공정 사이의 세정 공정의 생략을 의미하며, 따라서, 공정 시간의 단축을 의미한다.

셋째, 진공 브레이크의 생략은 또한, 두 공정 사이에 기판이 대기 중에 노출되지 않음을 의미하여, 이로써 증착된 절연막의 보다 안정적인 계면 특성이 기대된 다.

넷째, 상기와 진공 브레이크 생략은 궁극적으로 수율 향상 및 박막 트랜지스터의 특성 향상을 예상할 수 있다.

Claims (8)

1. 복수개의 반도체층이 형성된 기판이 인입되어 대기하는 로더;

   상기 로더에서 전송된 기판을 예열하는 프리히팅 챔버;

   상기 프리히팅 챔버로부터 이송된 기판에 절연막을 증착하는 복수개의 PECVD 챔버;

   상기 복수개의 PECVD 챔버 중 하나로부터 상기 반도체층 상에 상기 절연막이 증착되어 이송된 기판을, 반응 가스 H₂ 와, 분위기 가스 N₂, H₂ 에 의해 수소화 어닐링하여 H₂ 를 잔류한 댕글링 본드와 결합시키는 어닐링 챔버;

   상기 어닐링 챔버로부터 빠져나오는 기판을 전송받아 이를 외부로 유출하는 언로더를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 클러스터형 증착 장비.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,

   상기 절연막은 SiNx 또는 SiO₂ 인 것을 특징으로 하는 클러스터형 증착 장비.
4. 로더/언로더, 복수개의 증착 챔버, 프리히팅 챔버 및 어닐링 챔버가 구비된 클러스터형 증착 장치를 이용한 박막 트랜지스터의 제조 방법에 있어서,

   상기 로더에 외부로부터 반도체층이 형성된 기판을 유입하는 단계;

   상기 기판을 프리히팅 챔버에서 전송하여 상기 기판을 예열하는 단계;

   상기 기판을 복수개의 증착 챔버 중 어느 하나의 챔버로 전송시켜 상기 기판 상에 SiNx 또는 SiO₂ 성분의 층간 절연막을 증착하는 단계;

   상기 기판을 어닐링 챔버로 전송시켜 상기 반도체층 상에 상기 층간 절연막이 증착된 기판을 반응 가스 H₂ 와, 분위기 가스 N₂, H₂ 에 의해 수소화 어닐링하여 상기 반도체층의 잔류된 댕글링 본드를 잡아주는 단계;

   상기 기판을 언로더를 통해 외부로 유출시키는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 클러스터형 증착 장비를 이용한 박막 트랜지스터의 제조 방법.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 반도체층은 결정화 및 패터닝이 이루어진 것임을 특징으로 하는 클러스터형 증착 장비를 이용한 박막 트랜지스터의 제조 방법.
6. 제 4항에 있어서,

   상기 어닐링은 15분 이내에 이루어진 것을 특징으로 하는 클러스터형 증착 장비를 이용한 박막 트랜지스터의 제조 방법.
7. 제 4항에 있어서,

   상기 어닐링은 380~450℃의 온도에서 이루어진 것을 특징으로 하는 클러스터형 증착 장비를 이용한 박막 트랜지스터의 제조 방법.
8. 삭제

Images