KR100632621B1 - Dry etching method of transparent electrode in low pressure plasma reactor - Google Patents

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Abstract

저압 플라즈마 반응기에서 기질위에 배치된 인듐 주석 산화물(ITO)층을 건식 에칭하는 방법이 발표된다. 이 방법은 ITO층을 가지는 기질을 저압 플라즈마 반응기에 넣고, 에칭가스를 저압 플라즈마 반응기에 도입하고, 저압 반응기에서 에칭 가스로 부터 플라즈마를 발생하고, 플라즈마를 써서 ITO층을 에칭하는 단계를 포함한다.A method of dry etching a layer of indium tin oxide (ITO) disposed on a substrate in a low pressure plasma reactor is disclosed. The method includes placing a substrate having an ITO layer into a low pressure plasma reactor, introducing an etching gas into the low pressure plasma reactor, generating a plasma from the etching gas in the low pressure reactor, and etching the ITO layer using the plasma.

Description

저압 플라즈마 반응기에서 투명전극의 건식 에칭방법Dry etching method of transparent electrode in low pressure plasma reactor

본 발명은 플라즈마 반응기에서 인듐 주석 산화물(ITO)층의 에칭에 관계한다. 특히, 본 발명은 트랜스포머 커플링 플라즈마(TCP) 반응기와 같은 저압 고밀도 플라즈마 반응기에서 ITO층의 건식 에칭을 위한 개선된 방법에 관계한다.The present invention relates to the etching of an indium tin oxide (ITO) layer in a plasma reactor. In particular, the present invention relates to an improved method for dry etching of an ITO layer in a low pressure high density plasma reactor, such as a transformer coupled plasma (TCP) reactor.

광학장치 및 집적회로(IC)의 제조에서 인듐이 도핑된 주석산화물로된 인듐 주석 산화물(ITO)의 인기는 높은 전기 전도성과 양호한 광학적 투과성 때문이다. ITO 필름은 비행기 창문의 투명한 전기히터와 기기 패널상의 대전방지코팅에 널리 사용되었다. 그 이후 ITO 필름의 사용은 확산되었고 굴절방지코팅, 열반사거울, 투명한 전자기 차단 코팅, 투명전극, 헤테로 접합 태양전지와 같은 광전자 및 광전기 디바이스, 광탐지기와 같은 다양한 전기장치용 투명전극, 및 광 도파로에 사용되었다. ITO의 다양한 응용에 대한 추가정보가 "기본 이론에 기초한 인듐 주석 산화물 필름의 장점 계산" (J. Vac. Sci. Technology., Vol. 13, No. 3, pp. 1048-1052, 1995, S.A. Knickerbocker, A.K. Kulkarni)에 발표된다.The popularity of indium tin oxide (ITO) with indium doped tin oxide in the manufacture of optical devices and integrated circuits (IC) is due to its high electrical conductivity and good optical transmission. ITO films have been widely used for transparent electric heaters in airplane windows and antistatic coatings on appliance panels. Since then, the use of ITO films has spread and antireflection coatings, heat reflecting mirrors, transparent electromagnetic shielding coatings, transparent electrodes, optoelectronic and optoelectronic devices such as heterojunction solar cells, transparent electrodes for various electrical devices such as photodetectors, and optical waveguides Was used for. Additional information on the various applications of ITO can be found in "Calculating the Advantages of Indium Tin Oxide Films Based on Basic Theory" (J. Vac. Sci. Technology., Vol. 13, No. 3, pp. 1048-1052, 1995, SA Knickerbocker , AK Kulkarni).

더욱 주목할만한 응용분야중 하나는 벽 장착 텔레비젼 또는 랩탑 컴퓨터용 평면 패널 디스플레이, 고해상 모니터, 파인더 및 미세-픽셀 프로젝터와 같은 박막 트랜지스터-액정 디스플레이 제조이다. ITO층을 포함한 패널 부위(100)의 단면이 도 1a 에 도시된다. 평평한 패널 디스플레이 부위를 나타내는 패널부위(100)는 유리 기질(106)을 포함할 수 있다. 유리기질(106)은 예컨대 Dow Corning Corp. (Michigan)으로 부터 구매가능한 320×340㎟ Dow Corning 7059 또는 1739 유리기질일 수 있다. 유리기질은 SiO2, 저온유리 또는 고온석영을 포함할 수 있다. 유리기질(106)위에 인듐 주석 산화물(ITO)층(104)이 배치된다. ITO층(104)위에 포토레지스트 층(102)이 배치된다.One of the more notable applications is the manufacture of thin film transistor-liquid crystal displays such as flat panel displays, high resolution monitors, finders and micro-pixel projectors for wall mounted televisions or laptop computers. A cross section of a panel portion 100 including an ITO layer is shown in FIG. 1A. The panel portion 100 representing the flat panel display portion may include a glass substrate 106. The glass substrate 106 is, for example, Dow Corning Corp. It may be 320 × 340 mm2 Dow Corning 7059 or 1739 glass substrate, available from Michigan. Glass substrates may include SiO 2 , low temperature glass or high temperature quartz. An indium tin oxide (ITO) layer 104 is disposed on the glass substrate 106. A photoresist layer 102 is disposed over the ITO layer 104.

도시된 디바이스가 설명을 목적으로 단순한 형태로 표현되었다. 도시된 층의 상하 또는 사이에 다른 추가층이 존재할 수 있다. 게다가 도시된 모든 층이 반드시 존재할 필요는 없으며 일부 또는 전부가 다른 상이한 층으로 대체될 수 있다. 도시된 디바이스의 층은 화학 증착(CVD), 플라즈마 에칭 화학증착(PECVD), 및 스퍼터링과 같은 물리적 증착(PVD)을 포함한 증착공정을 사용하여 형성될 수 있다.The illustrated device has been presented in a simplified form for purposes of explanation. Other additional layers may be present above or below the illustrated layer. Moreover, not all illustrated layers need necessarily exist and some or all of them may be replaced by other different layers. The layer of the device shown may be formed using a deposition process including physical vapor deposition (PVD), such as chemical vapor deposition (CVD), plasma etch chemical vapor deposition (PECVD), and sputtering.

전형적인 ITO 에칭공정동안 적절한 포토레지스트 가공기술을 사용하여 포토레지스트층이 먼저 패턴화 된다. 예컨대, 포토레지스트 가공기술에서 접촉 또는 스테퍼 석판인쇄 시스템에서 포토레지스트 재료를 노출시키고 마스크를 형성할 포토레지스트 재료를 현상시켜서 포토레지스트층(102)을 패턴화 시키는 과정이 포함되어서 후속 에칭공정을 용이하게 한다. 적절한 에칭 작용제를 사용하여 마스크에 의해 보호되지 않는 ITO층(104) 영역이 이후에 에칭 제거된다.During a typical ITO etch process, the photoresist layer is first patterned using appropriate photoresist processing techniques. For example, in photoresist processing techniques, the photoresist layer 102 is patterned by exposing the photoresist material in a contact or stepper lithography system and developing the photoresist material to form a mask to facilitate subsequent etching processes. do. ITO layer 104 regions that are not protected by a mask using a suitable etching agent are then etched away.

에칭동안 포토레지스트 층 부위(102), ITO 층(104) 및 기질(106) 주위(ITO층(104)의 에칭 지역을 경유한)는 ITO층(104) 에칭에 사용되는 에칭 작용제 플라즈마에 노출된다. ITO와 유리 또는 포토레지스트간의 높은 선택성이 TTO에칭 공정에 의해 달성되지 않는다면 보호 포토레지스트 또는 아래에 놓인 유리기질의 부적당한 부위가 에칭 제거되어서 ITO층의 에칭 분해능에 악영향을 줄 수 있다. ITO층의 에칭 분해능은 디스플레이 디바이스의 "질" 또는 작동에 직접 관련되므로 고선택성 에칭공정이 바람직하다.During etching, the photoresist layer region 102, the ITO layer 104 and the substrate 106 (via the etch region of the ITO layer 104) are exposed to the etching agent plasma used to etch the ITO layer 104. . If the high selectivity between ITO and glass or photoresist is not achieved by the TTO etching process, inappropriate portions of the protective photoresist or underlying glass substrate may be etched away, adversely affecting the etch resolution of the ITO layer. High selectivity etching processes are preferred because the etch resolution of the ITO layer is directly related to the "quality" or operation of the display device.

실리콘 질화물(SiNx)에 대한 높은 ITO 선택성이 역시 바람직하다. 도 1b 는 광 스위치로 기능을 할 수 있는 박막 배열 디바이스(200)를 도시한다. 도 1b 의 디바이스(200)에 예컨대 크롬을 포함할 수 있으며 유리기질(202)상에 배치될 수 있는 제 1 전극층(204)이 도시된다. 제 1 전극층(204)위에 예컨대 실리콘 질화물 또는 이산화실리콘으로된 게이트 유전층(216)이 배치될 수 있다.High ITO selectivity to silicon nitride (SiN x ) is also desirable. 1B shows a thin film array device 200 that can function as an optical switch. The device 200 of FIG. 1B is shown with a first electrode layer 204 that may include, for example, chromium and may be disposed on the glass substrate 202. A gate dielectric layer 216 of, for example, silicon nitride or silicon dioxide may be disposed over the first electrode layer 204.

게이트 유전층(216)위에 예컨대 비정질 실리콘으로된 활성층(206)이 배치된다. 게이트 유전층(216)위에 저항 접촉층(208)이 배치될 수 있다. 저항 접촉층(208)은 예컨대 p-도핑된 (n+) 비정질 실리콘을 포함할 수 있다. 혹은 저항 접촉층(208)이 제 2 전극층(210)아래에 배치될 수 있다. 실리콘 질화물(SiNx)을 포함할 수 있는 부동태층(212)이 제 2 전극층(210)위에 배치될 수 있다.An active layer 206 of amorphous silicon, for example, is disposed over the gate dielectric layer 216. An ohmic contact layer 208 may be disposed over the gate dielectric layer 216. The ohmic contact layer 208 may include, for example, p-doped (n + ) amorphous silicon. Alternatively, the ohmic contact layer 208 may be disposed under the second electrode layer 210. A passivation layer 212, which may include silicon nitride (SiN x ), may be disposed on the second electrode layer 210.

부동태층(212)을 통과하는 접촉구멍(214)은 픽셀 전극(218)이 아래에 놓이는 제 2 전극층(210)과 전기적 접촉을 할 수 있게 한다. 픽셀 전극(218)은 ITO를 포함할 수 있으며 ITO 재료의 블랭킷 증착 및 에칭 백 단계에 의해 형성될 수 있다.The contact hole 214 passing through the passivation layer 212 allows the pixel electrode 218 to make electrical contact with the underlying second electrode layer 210. Pixel electrode 218 may comprise ITO and may be formed by blanket deposition and etch back steps of ITO material.

픽셀 전극(218)을 생성하기 위해서 블랭킷-증착 ITO층을 에칭하는동안 ITO부위가 제거된다. 그러나 ITO층 부위와 부동태층(212)은 픽셀전극 접촉 에칭동안 에칭작용제 플라즈마에 노출될 수 있으므로 일부 부동태층(212)이 제거될 수 있다. 원치않은 실리콘 질화물 제거가능성 때문에 실리콘 질화물에 대한 높은 ITO 선택성이 필요하다.The ITO site is removed while etching the blanket-deposited ITO layer to produce the pixel electrode 218. However, the portion of the ITO layer and the passivation layer 212 may be exposed to the etch agent plasma during pixel electrode contact etching, so some of the passivation layer 212 may be removed. High ITO selectivity for silicon nitride is required because of the unwanted removal of silicon nitride.

종래적인 ITO 에칭공정에서 건식에칭은 ITO 에칭 생성물이 쉽게 휘발하지 못하므로 선호되지 않는다. 건식 에칭은 고압(>100밀리토르), 저 플러스 밀도 플라즈마 반응기에서 대체로 수행되며, 반응기는 평행 플레이트를 사용하며 에칭 가스가 도입된다. 게다가, 공지기술의 고압, 저밀도, 건식에칭 공정은 몇가지 단점을 가진다. 메탄, 아세톤, 에탄올 및 메탄올과 같은 유기 가스를 사용하는 공지의 고압, 저밀도 에칭 공정은 고농도의 탄화수소 라디칼로 인한 폴리머 형성 문제가 생긴다. 공지 기술의 ITO 에칭 공정동안 반응기 내부에 부착하며 챔버 세정동안 제거하기 곤란한 휘발성 유기금속 화합물이 형성된다. 사실상 이들의 제거는 힘이 들고 시간 소모적인 공정이어서 반응기의 처리량을 감소시킨다.Dry etching in conventional ITO etching processes is not preferred because the ITO etching products are not readily volatilized. Dry etching is generally performed in a high pressure (> 100 millitorr), low plus density plasma reactor, the reactor uses parallel plates and etching gas is introduced. In addition, the high pressure, low density, dry etching processes of the prior art have several disadvantages. Known high pressure, low density etching processes using organic gases such as methane, acetone, ethanol and methanol present polymer formation problems due to high concentrations of hydrocarbon radicals. Volatile organometallic compounds are formed that adhere to the interior of the reactor during the ITO etching process and are difficult to remove during chamber cleaning. In fact, their removal is a laborious and time consuming process that reduces the throughput of the reactor.

다른 한편으로는 염소, 요오드 및 브롬과 같은 할로겐을 공지기술의 고압, 저 플럭스 조건하에서 사용하는 에칭공정은 에칭속도가 매우 낮으며 제거하기 곤란한 고체 에칭 부산물을 형성한다. 브롬화수소 및 요오드화수소와 같은 에칭가스가 사용될 수 있지만 공지기술에서 이들이 사용되는 고압, 저밀도 조건은 기질을 예열하는 추가단계를 필요로 한다. 기질의 예열은 ITO재료를 더욱 휘발시켜서 에칭을 더욱 용이하게 하지만 에칭공정에 추가단계를 도입하므로 공지기술의 에칭기술을 경제적으로 불리하게 만든다. 게다가 예열은 보호 포토레지스트를 손상시키거나 그물모양이 되게 한다.On the other hand, etching processes using halogens such as chlorine, iodine and bromine under known high pressure, low flux conditions form solid etching byproducts that are very low in etch rate and difficult to remove. Etching gases such as hydrogen bromide and hydrogen iodide may be used but the high pressure, low density conditions in which they are used in the art require an additional step of preheating the substrate. Preheating the substrate further volatilizes the ITO material to make etching easier, but introduces additional steps into the etching process, making the etching techniques of the prior art economically disadvantageous. In addition, preheating may damage or mesh the protective photoresist.

이러한 단점들 때문에 공지기술의 ITO 공정은 일반적으로 습식 에칭 방법을 선호한다. 그러나, 공지된 바와 같이 습식에칭방법 역시 몇가지 단점을 가진다. 예컨대 습식 에칭 속도가 낮으며 ITO쉬이트 저항성에 높게 종속된다. 추가로, 습식 에칭과 관련된 조건은 종종 위험하며 에칭 용액의 처리하는데 상당한 안전성 문제가 있다.Because of these drawbacks, known ITO processes generally favor wet etching methods. However, as is well known, the wet etching method also has some disadvantages. For example, the wet etch rate is low and highly dependent on the ITO sheet resistance. In addition, the conditions associated with wet etching are often dangerous and there are significant safety issues in the treatment of etching solutions.

게다가, 습식에칭에 의해 ITO층이 균일하게 에칭되기가 곤란하다. 또한, 위에 놓이는 포토레지스트 또는 ITO층을 에워싸는 실리콘 질화물과 같은 층에 대한 에칭 선택성이 습식 에칭 기술에서는 불량하다. 따라서 필요한 것은 플라즈마 가공 챔버에서 ITO층을 효과적으로 에칭하기 위한 개선된 방법 및 장치이다.In addition, it is difficult to uniformly etch the ITO layer by wet etching. In addition, etch selectivity for layers such as silicon nitride surrounding the underlying photoresist or ITO layers is poor in wet etching techniques. What is needed is therefore an improved method and apparatus for effectively etching an ITO layer in a plasma processing chamber.

발명의 요약Summary of the Invention

본 발명은 저압 플라즈마 반응기를 사용하여 ITO를 건식에칭하는 방법을 제공한다.The present invention provides a method of dry etching ITO using a low pressure plasma reactor.

한 구체예에서 본 발명은 기질위에 배치된 인듐 주석 산화물(ITO)층을 저압, 유도커플링 플라즈마 반응기에서 건식 에칭하는 방법에 관계한다. 이 방법은 ITO층을 갖는 기질을 저압 플라즈마 반응기에 두는 단계, 에칭가스를 저압 플라즈마 반응기에 도입하는 단계, 저압 플라즈마 반응기에서 에칭가스로 부터 플라즈마를 발생시키는 단계, 및 플라즈마로 ITO층을 에칭하는 단계를 포함한다.In one embodiment the invention relates to a method of dry etching a layer of indium tin oxide (ITO) disposed on a substrate in a low pressure, inductively coupled plasma reactor. The method includes placing a substrate having an ITO layer in a low pressure plasma reactor, introducing an etching gas into the low pressure plasma reactor, generating a plasma from the etching gas in the low pressure plasma reactor, and etching the ITO layer with plasma. It includes.

또다른 구체예에서 본 발명은 인듐 주석 산화물(ITO)층과 ITO층 아래의 실리콘 질화물층을 갖는 기질을 저압, 유도 커플링 플라즈마 반응기에서 건식 에칭하는 방법에 관계한다. 이 방법은 ITO층과 실리콘 질화물층을 갖는 기질을 저압 플라즈마 반응기에 두는 단계, 상기 저압 플라즈마 반응기에 에칭가스를 도입하는 단계, 저압 반응기에서 에칭가스로 플라즈마를 발생시키는 단계, 및 플라즈마로 ITO층을 에칭하는 단계를 포함한다.In another embodiment, the present invention relates to a method of dry etching a substrate having an indium tin oxide (ITO) layer and a silicon nitride layer under the ITO layer in a low pressure, inductively coupled plasma reactor. The method includes placing a substrate having an ITO layer and a silicon nitride layer in a low pressure plasma reactor, introducing an etching gas into the low pressure plasma reactor, generating a plasma with an etching gas in the low pressure reactor, and plasma forming the ITO layer. Etching.

도 1a 는 인듐 주석 산화물(ITO)층을 포함하는 평평한 패널 디스플레이의 패널부위 단면도이다.1A is a cross-sectional view of a panel portion of a flat panel display comprising an indium tin oxide (ITO) layer.

도 1b 는 인듐 주석 산화물(ITO)을 사용하는 또다른 디바이스를 보여주는 단일 박막 트랜지스터 배열의 단면도이다.1B is a cross-sectional view of a single thin film transistor array showing another device using indium tin oxide (ITO).

도 2 는 본 발명의 한 구체예에 따라서 ITO 또는 주석 산화물을 에칭하는데 사용하기 적합한 트랜스포머 커플링 플라즈마(TCP)의 단면도이다.2 is a cross-sectional view of a transformer coupled plasma (TCP) suitable for use in etching ITO or tin oxide in accordance with one embodiment of the present invention.

도 3 은 본 발명의 한 구체예에 따라서 인듐 주석 산화물(ITO) 또는 주석 산화물을 포함한 기질을 에칭하기 위해서 TCP에 사용될 수 있는 다양한 반응기 공정변수를 보여주는 테이블이다.3 is a table showing various reactor process parameters that can be used in TCP to etch a substrate comprising indium tin oxide (ITO) or tin oxide in accordance with one embodiment of the present invention.

도 4 는 본 발명의 한 구체예에 따라서 본 발명의 에칭공정에 의해 수득되는 결과를 보여주는 테이블이다.4 is a table showing the results obtained by the etching process of the present invention in accordance with one embodiment of the present invention.

* 부호 설명* Code Description

100 ... 패널부위 102 ... 포토레지스트층100 ... panel portion 102 ... photoresist layer

104 ... ITO층 106,202 ... 유리기질104 ... ITO layer 106,202 ... Glass substrate

200 ... 박막 배열 디바이스 204 ... 제 1 전극층200 ... thin film array device 204 ... first electrode layer

206 ... 활성층 208 ... 저항 접촉층206 ... active layer 208 ... resistive contact layer

210 ... 제 2 전극층 212 ... 부동태층210 ... second electrode layer 212 ... passivation layer

214 ... 접촉구멍 216 ... 게이트 유전층214 ... contact hole 216 ... gate dielectric layer

218 ... 픽셀 전극 298 ... TCP 시스템218 ... pixel electrode 298 ... TCP system

300 ... 챔버 302 ... RF발생기300 ... chamber 302 ... RF generator

304 ... 코일 306,316 ... 유전체 윈도우304 ... coil 306,316 ... dielectric window

308 ... RF발생기 310 ... 기질308 ... RF generator 310 ... Substrate

312 ... 척 314 ... 펌프312 ... Chuck 314 ... Pump

316 ... 입구 318 ... 출구316 ... entrance 318 ... exit

320 ... 가스 분배기 324 ... 가스 입구320 ... gas distributor 324 ... gas inlet

326 ... 포트 330,332 ... 구멍326 ... ports 330,332 ... holes

340 ... 플라즈마 가공지역 344 ... 온도제어유니트340 ... Plasma processing area 344 ... Temperature control unit

346 ... 유체입구 348 ... 유체출구346 ... fluid inlet 348 ... fluid outlet

본 발명은 저압 플라즈마 반응기에서 인듐 주석 산화물(ITO)층을 에칭하는 것에 관계한다.The present invention relates to etching indium tin oxide (ITO) layers in a low pressure plasma reactor.

본 발명에 따른 인듐 주석 산화물(ITO)층 에칭은 ITO층을 포함하는 다양한 기질상에서 수행될 수 있다. 예컨대, 본 발명의 에칭은 적어도 하나의 ITO층을 가지는 1.1㎜ 두께 및 320×340㎟ 직사각형 유리 기질을 에칭하는데 사용될 수 있다. 또다른 예로서 본 발명은 원형 실리콘 웨이퍼상에 배치된 ITO층을 에칭하는데 사용될 수 있다.Indium tin oxide (ITO) layer etching according to the present invention can be performed on a variety of substrates, including ITO layers. For example, the etching of the present invention can be used to etch a 1.1 mm thick and 320 × 340 mm 2 rectangular glass substrate having at least one ITO layer. As another example, the present invention can be used to etch an ITO layer disposed on a circular silicon wafer.

도 2 는 본 발명의 한 구체예에 따라서 ITO를 에칭하는데 사용될 수 있는 저압, 고밀도 플라즈마 가공 시스템을 나타내는 트랜스포머 커플링 플라즈마(TCP)시스템이다. Lam Research Corporation (Fremont, California)로 부터 Continuum으로 구매가능한 TCP시스템이 사용된다. 그러나 본 발명은 사이클로톤 공명(ECR)시스템, 헬리콘, 헬리칼 공명기 등을 포함한 모든 고밀도, 저압 플라즈마 반응기에서 실시될 수 있다.2 is a transformer coupled plasma (TCP) system showing a low pressure, high density plasma processing system that may be used to etch ITO in accordance with one embodiment of the present invention. The TCP system available from Continuum from Lam Research Corporation (Fremont, California) is used. However, the present invention may be practiced in all high density, low pressure plasma reactors, including cyclotone resonance (ECR) systems, helicons, helical resonators, and the like.

도 2 에서 TCP시스템(298)은 반응챔버(300)를 가진다. 챔버(300)위에는 유전체 윈도우(306)와 코일(304)이 배치된다. 유전체 윈도우(306)는 적당한 유전재료로 제조될 수 있다. 그러나 한 구체예에서 유전체 윈도우는 석영으로 제조된다. 평면형이거나 반응기 구조에 따라 적절한 형을 가질 수 있는 코일(304)은 대체로 정합 네트워크(도시안된)를 통해서 RF발생기(302)에 의해 예컨대 13.56㎒ 또는 다른 적당한 주파수에서 활성화된다.In FIG. 2, the TCP system 298 has a reaction chamber 300. Dielectric window 306 and coil 304 are disposed over chamber 300. Dielectric window 306 may be made of a suitable dielectric material. However, in one embodiment the dielectric window is made of quartz. Coil 304, which may be planar or of a suitable type, depending on the reactor structure, is activated, for example, at 13.56 MHz or other suitable frequency by RF generator 302 via a matching network (not shown).

반응챔버(300)내에는 유전체 윈도우(306)와 기질(310)사이에 위치되는 플라즈마 가공지역(340)이 있다. 클램프(342)는 기질(310)을 척(312)상에 고정시킨다. 클램프(342)는 기계식 클램프이며 정전기 방식의 고정이 사용될 경우에 생략될 수 있다. 그러나, 어떤 경우에는 고정이 불필요하다. 척(312)은 대체로 알루미늄 작업편이며 고주파 발생기(308)에 의해 바이어스된다. 한 구체예에서 RF발생기(308)는 13.56㎒ 주파수에서 작동하여 기질(310)상에 DC 바이어스를 발생시켜 이온을 기질쪽으로 인도하는데 도움이 된다.Within the reaction chamber 300 is a plasma processing zone 340 located between the dielectric window 306 and the substrate 310. Clamp 342 secures substrate 310 onto chuck 312. Clamp 342 is a mechanical clamp and may be omitted if electrostatic fixing is used. In some cases, however, fixing is not necessary. The chuck 312 is generally an aluminum workpiece and biased by the high frequency generator 308. In one embodiment, the RF generator 308 operates at a frequency of 13.56 MHz to generate a DC bias on the substrate 310 to help guide ions towards the substrate.

척(312)에는 척(312) 아래로 부터 기질/척 인터페이스로 연장하는 포트(326)가 존재할 수 있다. 포트(326)는 헬륨 또는 기타 가스와 같은 열전달가스를 기질/척 인터페이스 지역에 공급하여 기질(310)의 온도를 플라즈마가공동안 필요한 수준으로 유지시키는데 사용된다.Chuck 312 may have a port 326 extending from below chuck 312 to the substrate / chuck interface. Port 326 is used to supply a heat transfer gas, such as helium or other gas, to the substrate / chuck interface region to maintain the temperature of substrate 310 at the required level during plasma processing.

반응챔버(300)는 척(312)의 베이스를 에워싸는 가스 분배기(320)에 연결될 수 있는 가스 입구(324)를 갖는다. 가스 분배기(320)는 에칭 가스를 플라즈마 가공 지역(340)에 통기시키는 구멍(330, 332)을 갖는 가스 링일 수 있다. 혹은, 가스 분배기(320)는 샤워헤드와 같은 적당한 모양을 가질 수 있다. 게다가, 가스입구(324)와 가스분배기(320)는 챔버에 대해 적당한 지점에 배치될 수 있다.The reaction chamber 300 has a gas inlet 324 that can be connected to a gas distributor 320 that encloses the base of the chuck 312. The gas distributor 320 may be a gas ring having holes 330 and 332 for venting etching gas into the plasma processing region 340. Alternatively, the gas distributor 320 may have a suitable shape such as a shower head. In addition, the gas inlet 324 and the gas distributor 320 may be disposed at appropriate points with respect to the chamber.

본 발명의 한 측면에 따르면 에칭 가스원은 HBr, HCl, HI, Br2, I2, Cl2 또는 이의 혼합물일 수 있다. 산소와 같은 첨가제가 도입되어서 유리, 포토레지스트 또는 실리콘 질화물과 같은 다른 층에 대한 ITO의 선택성을 향상시킬 수 있다.According to one aspect of the invention the etching gas source may be HBr, HCl, HI, Br 2 , I 2 , Cl 2 or mixtures thereof. Additives such as oxygen can be introduced to improve the selectivity of ITO for other layers, such as glass, photoresist or silicon nitride.

입구(316) 및 출구(318)를 갖는 펌프(314)가 플라즈마 가공지역(340)에 있는 가스를 빼내서 필요한 반응기 압력을 유지시킨다. 펌프(314)는 200 내지 5000sccm의 반응가스를 공급하면서 0.1-100 밀리토르의 압력을 유지시킬 수 있는 Continnum과 같은 시스템일 수 있다.A pump 314 having an inlet 316 and an outlet 318 withdraws gas in the plasma processing zone 340 to maintain the required reactor pressure. The pump 314 may be a system such as Continnum capable of maintaining a pressure of 0.1-100 millitorr while supplying a reaction gas of 200 to 5000 sccm.

본 발명의 한 구체예에서 척(312)에는 유체 입구(346) 및 유체출구(348)를 갖는 온도 제어 유니트(TCU, 344)가 설비될 수 있다. 이들 출입구를 통해서 글리콜 또는 탈이온수와 같은 유체가 적절한 온도로 척(312)에 공급되어 척(312)을 필요한 온도에 유지시킨다.In one embodiment of the present invention, the chuck 312 may be equipped with a temperature control unit (TCU) 344 having a fluid inlet 346 and a fluid outlet 348. Through these inlets, fluid such as glycol or deionized water is supplied to the chuck 312 at an appropriate temperature to maintain the chuck 312 at the required temperature.

TCP시스템(298)에서 전형적인 에칭공정은 기질(310)이 반응챔버(340) 내부의 척(312)상에 기계적 또는 정전기적 클램프(342)에 의해 고정될 때 개시된다. 에칭 가스원은 가스입구(324)를 경유하여 반응챔버(300)에 도입되고 가스링(320)을 통해 이동하여 구멍(330, 332)을 통해 방출된다.A typical etching process in TCP system 298 is initiated when substrate 310 is secured by mechanical or electrostatic clamp 342 on chuck 312 inside reaction chamber 340. The etching gas source is introduced into the reaction chamber 300 via the gas inlet 324 and moves through the gas ring 320 and is discharged through the holes 330 and 332.

전극으로 작용하는 코일(304)을 여자시키기 위해서 RF발생기(302)가 켜진다. 추가로, 제 2 전극으로 작용하는 척(312)을 여자시키기 위해서 RF발생기(308)가 켜진다. 코일(304)로 부터 나오는 RF에너지가 유전체 윈도우(316)를 통해 전송되어서 플라즈마 가공 지역(340)에 들어와서 반응챔버(300)에 있는 가스를 플라즈마 상태로 전환시킴으로써 플라즈마를 발생한다. 만약 척(312)이 여자된다면 척/전극에서 나오는 에너지는 플라즈마 이온이 기질을 향하게 하는 추가 운동량을 부여한다.The RF generator 302 is turned on to excite the coil 304 acting as an electrode. In addition, the RF generator 308 is turned on to excite the chuck 312 acting as the second electrode. RF energy from the coil 304 is transmitted through the dielectric window 316 to enter the plasma processing region 340 to generate a plasma by converting the gas in the reaction chamber 300 into a plasma state. If chuck 312 is excited, the energy from the chuck / electrode imparts additional momentum to direct plasma ions toward the substrate.

척(312) 및 기질(310)은 플라즈마와 함께 일종의 다이오드로서 작용한다. RF발생기(308)에 의해 척(312)이 여자된다면 RF를 정류시켜서 기질의 상부에 음으로 대전된 DC전압 외장을 발생시킨다. 따라서 기질 표면은 음으로 바이어스되어서 이온을 기질표면 쪽으로 당기며, 이온은 바이어스 전압에 의해 결정된 에너지로 기질 표면에 충돌한다. 이러한 작용은 ITO의 에칭을 향상시키며 어느정도 에칭작용제 플라즈마에 노출된 다른 층을 에칭시킨다.Chuck 312 and substrate 310 act as a kind of diode with the plasma. If the chuck 312 is excited by the RF generator 308, the RF is rectified to generate a negatively charged DC voltage sheath on top of the substrate. Thus, the substrate surface is negatively biased to attract ions towards the substrate surface, and the ions impinge upon the substrate surface with energy determined by the bias voltage. This action improves the etching of ITO and etches another layer exposed to some degree of etching agent plasma.

ITO층의 에칭은 종말점에 도달될때까지 계속될 수 있다. 한 구체예에서, 적절한 파장에 민감한 포토다이오드가 관련하여 협대역 광필터(또는 모노크로미터)가 사용되어서 플라즈마내 인듐에서 나오는 방출 에너지를 모니터할 수 있다. ITO 에칭의 완료시점은 410㎚ 방출의 상당한 감소가 관찰될때이다.Etching of the ITO layer may continue until the end point is reached. In one embodiment, a photodiode sensitive to a suitable wavelength can be used in conjunction with a narrowband optical filter (or monochromator) to monitor the emission energy from the indium in the plasma. The completion point of the ITO etch is when a significant decrease in 410 nm emission is observed.

도 3 은 320×340㎟ 유리기질상에 증착된 ITO 필름을 에칭시키는데 사용되는 적절한 매개변수를 기술한 테이블이다. 도 3 에 도시된 ITO 에칭공정변수는 압력, 플라즈마 밀도, RF 바이어스 전력(즉, 척 전극에 대한 전력), 및 유속이다. 도 3은 또한 더욱 효과적인 ITO 에칭을 위해 조절될 수 있는 추가 변수인 척 온도를 포함한다. 다른 기질 크기나 챔버 부피를 위해서 바이어스/㎠ 또는 흐름/㎠와 같은 매개변수 스케일링이 수행될 수 있다.3 is a table describing suitable parameters used to etch an ITO film deposited on a 320 × 340 mm 2 glass substrate. The ITO etch process parameters shown in FIG. 3 are pressure, plasma density, RF bias power (ie, power to the chuck electrode), and flow rate. 3 also includes the chuck temperature, which is an additional variable that can be adjusted for more effective ITO etching. Parametric scaling, such as bias / cm 2 or flow / cm 2, can be performed for other substrate sizes or chamber volumes.

압력은 에칭동안 플라즈마 반응기(300)내부에서 측정된 압력을 가리킨다. 압력이 너무 낮다면 기질을 에칭시키는 반응물의 공급이 부적절할 수 있어서 에칭속도가 낮다. 이에 반하여 압력이 높다면 필요한 이온 플럭스와 이온 에너지를 달성하기가 곤란하여 ITO층과 에칭작용제 플라즈마에 노출될 수 있는 이웃층간에 선택성이 낮다. 그러므로, 최적의 압력은 높은 에칭속도와 이웃층에 대한 ITO의 높은 선택성의 최상의 조합을 제공하는 압력이다. 그러나, 일반적으로 본 발명은 공지기술에서 사용된 압력보다 매우 낮은 압력을 사용한다. 한 구체예에서 에칭 가스원의 압력은 0.1 내지 100밀리토르, 특히 3 내지 15밀리토르, 더더욱 5밀리토르이다.Pressure refers to the pressure measured inside the plasma reactor 300 during etching. If the pressure is too low, the supply of reactants for etching the substrate may be inadequate, resulting in low etch rates. On the other hand, if the pressure is high, it is difficult to achieve the required ion flux and ion energy, so that the selectivity between the ITO layer and the neighboring layer which may be exposed to the etching agent plasma is low. Therefore, the optimum pressure is the pressure that provides the best combination of high etch rate and high selectivity of ITO for neighboring layers. In general, however, the present invention uses a pressure that is much lower than the pressure used in the prior art. In one embodiment the pressure of the etching gas source is from 0.1 to 100 millitorr, in particular from 3 to 15 millitorr, even more than 5 millitorr.

플라즈마 밀도는 플라즈마 가공지역(340)내의 양이온 밀도이다. 플라즈마 밀도는 RF발생기(302)의 출력의 함수이다(즉, TCP 전력). 더 높은 TCP전력은 다른 매개변수에 따라 기질 표면에 더 큰 이온 플럭스를 발생함으로써 ITO 에칭속도를 증가시킬 수 있는 고밀도 플라즈마를 발생시키는 경향이 있다. 그러나, 한 구체예에서 본 발명은 공지 기술보다 상당히 높은 플라즈마 밀도로 작동한다. 본 발명의 한 측면에 따르면 플라즈마 밀도는 1E10 내지 1E12㎝-3, 특히 5E10 내지 5E11㎝-3, 더더욱 1E11㎝-3 이다. 이에 비해서 공지기술의 ITO 건식에칭은 1E10㎝-3 미만의 플라즈마 밀도를 사용한다.The plasma density is the cation density in the plasma processing zone 340. The plasma density is a function of the output of the RF generator 302 (ie TCP power). Higher TCP power tends to produce a higher density plasma that can increase the ITO etch rate by generating larger ion flux on the substrate surface depending on other parameters. However, in one embodiment the invention operates at a significantly higher plasma density than known techniques. According to one aspect of the present invention the plasma density is 1E10 to 1E12㎝ -3, in particular to 5E10 5E11㎝ -3, even more 1E11㎝ -3. In contrast, ITO dry etching of the prior art uses a plasma density of less than 1E10 cm -3 .

RF바이어스 전력은 RF발생기(308)에 의해 출력된 전력으로 정의된다. 도 3에서 RF바이어스 전력은 와트와 제곱센티미터의 기질당 와트의 단위로 도시된다. RF바이어스 전력은 양이온 플럭스가 기질 표면에 충돌하는 에너지를 결정한다. 적절한 RF바이어스 전력은 다른층에 대한 선택성을 저하시킴이 없이 기질로 부터 ITO를 제거하는데 충분한 이온에너지를 허용한다. 320×340㎟ 기질을 에칭시키는데 필요한 RF바이어스 전력은 100 내지 4000와트, 특히 500 내지 2500와트, 더더욱 1250와트이다. 제곱센티미터의 기질당 와트로 표현된 RF바이어스 전력은 0.09 내지 3.7와트/기질㎠, 특히 0.46 내지 2.30와트/㎠, 더더욱 1.15와트/㎠이다. 더 큰 기질이 사용된다면 RF바이어스 전력은 만족스러운 결과를 제공하기 위해서 조절된다.RF bias power is defined as the power output by the RF generator 308. In FIG. 3 RF bias power is shown in units of watts per watt of substrate, in watts and square centimeters. RF bias power determines the energy at which cation flux impinges on the substrate surface. Appropriate RF bias power allows sufficient ion energy to remove ITO from the substrate without degrading selectivity to other layers. The RF bias power required to etch a 320 × 340 mm 2 substrate is between 100 and 4000 watts, in particular between 500 and 2500 watts, even more, 1250 watts. The RF bias power expressed in watts per square centimeter of substrate is 0.09 to 3.7 watts per substrate cm 2, in particular 0.46 to 2.30 watts per cm 2, even more 1.15 watts per cm 2. If larger substrates are used, the RF bias power is adjusted to provide satisfactory results.

Continuum 플라즈마 가공 반응기에서 플라즈마 밀도는 TCP 전력에 의해 조절될 수 있으며 기질상의 바이어스는 하부 전력에 의해 조절된다. 두가지 전력원이 상호 영향을 줄 수 있지만 한 전원은 일정하게 유지되고 다른 전원은 조절된다. 본 발명에서 기질(310)에 이온 충돌은 RF발생기(308)의 출력을 변화시키고 RF발생기(302)의 출력을 일정하게 유지시킴으로써 조절될 수 있다. 이러한 방식으로 본 발명은 다른 매개변수, 예컨대 에칭특성에 악영향을 줄 수 있는 압력 또는 플럭스 밀도에 영향을 미치지 않고 조절된 이온 충돌 조건하에서 기질(310)상의 ITO를 포함하는 층을 에칭할 수 있다.In the Continuum plasma processing reactor, the plasma density can be controlled by TCP power and the bias on the substrate is controlled by the lower power. Two power sources can interact with each other, but one supply remains constant and the other regulates. In the present invention, ion bombardment on the substrate 310 can be controlled by varying the output of the RF generator 308 and keeping the output of the RF generator 302 constant. In this manner, the present invention can etch a layer comprising ITO on substrate 310 under controlled ion bombardment conditions without affecting other parameters, such as pressure or flux density, which may adversely affect etch characteristics.

100 내지 400볼트정도의 필요한 수준의 이온충돌 에너지를 발생하는 RF발생기(308)의 주파수는 100㎑ 내지 40㎒이다. 한 구체예에서 RF발생기(308)의 주파수는 13.56㎒이다. 압력 또는 플럭스 밀도와 같은 에칭특성에 악영향을 줄 수 있는 다른 매개변수에 영향을 줌이 없이 이동 충돌을 조절할 수 있는 본 발명의 특징은 종래의 방법에 비해 구별되는 장점을 제공한다.The frequency of the RF generator 308, which generates the required level of ion bombardment energy on the order of 100 to 400 volts, is 100 Hz to 40 MHz. In one embodiment the frequency of the RF generator 308 is 13.56 MHz. The features of the present invention that can control movement collisions without affecting other parameters that may adversely affect the etching properties such as pressure or flux density provide distinct advantages over conventional methods.

유속은 반응챔버(300)로의 에칭가스원의 유속을 말하며 조절될 수 있다. 320×340㎟ 기질을 에칭하는데 유속은 40 내지 200sccm, 특히 100 내지 1000sccm, 더더욱 200sccm이다. 제곱센티미터의 기질당 sccm으로 나타내면 유속은 0.04 내지 1.84sccm/㎠, 특히 0.092 내지 0.92sccm/㎠, 더더욱 0.18sccm/㎠이다. 에칭 가스는 HBr, HCl, HI, Br2, I2 또는 Cl2이다. 한 구체예에서 산소와 같은 첨가제가 에칭 가스에 첨가될 때 첨가제의 유속은 총 에칭작용제 유속의 5 내지 10%이다.The flow rate refers to the flow rate of the etching gas source to the reaction chamber 300 can be adjusted. The flow rate for etching the 320 × 340 mm 2 substrate is 40-200 sccm, in particular 100-1000 sccm, even 200 sccm. Expressed in sccm per square centimeter of substrate, the flow rate is 0.04 to 1.84 sccm / cm 2, in particular 0.092 to 0.92 sccm / cm 2, even more 0.18 sccm / cm 2. The etching gas is HBr, HCl, HI, Br 2 , I 2 or Cl 2 . In one embodiment, when an additive such as oxygen is added to the etching gas, the flow rate of the additive is 5-10% of the total etching agent flow rate.

종래의 플라즈마 건식 ITO 에칭방법은 ITO에칭 부산물(예컨대 할로겐화 인듐)이 일반적으로 저온에서 휘발하지 못하므로 에칭을 촉진시키기 위해서 플라즈마 또는 히터에 의해서 200℃ 이상으로 기질을 예열시킬 필요가 있었다. 예열단계가 에칭생성물을 더욱 휘발될 수 있게 하지만 ITO와 함께 포토레지스트가 바람직하지 않게 분해될 수 있다. 따라서, ITO층의 높은 에칭속도는 포토레지스트를 희생시켜 달성된다.Conventional plasma dry ITO etching methods do not volatilize ITO etching by-products (such as indium halide) generally at low temperatures, so it is necessary to preheat the substrate above 200 ° C. by plasma or heater to facilitate etching. The preheating step may cause the etch product to be more volatilized but the photoresist with ITO may be undesirably degraded. Thus, the high etch rate of the ITO layer is achieved at the expense of photoresist.

본 발명의 한 측면에 따라서 150℃ 미만, 특히 80℃ 미만의 기질온도에서 저압, 고밀도 플라즈마 가공챔버에서 ITO층을 에칭시키면 과도한 포토레지스트 분해가 방지되며 높은 ITO 에칭속도를 유지함이 발견되었다. 한 구체예에서 척의 온도는 TCU 유니트(344)를 통해서 40 내지 80℃로 유지될 수 있어서 기질의 온도가 동일한 범위내에 유지될 수 있게 한다. 또다른 구체예에서 척의 온도가 약 40℃로 유지되어서 기질의 온도를 역시 40℃로 유지시킬 수 있다. 본 발명은 전체 패널을 가열시킬 필요없이 패널 표면으로 부터 ITO 부산물을 제거하기 위해서 높은 이온 플럭스를 사용한다. 높은 이온 플럭스는 표면으로 부터 ITO 에칭 생성물을 방출시키고 저압, 고전도 공정은 생성물이 기질상에 재증착됨이 없이 챔버밖으로 방출될 수 있게 한다.In accordance with one aspect of the present invention it has been found that etching the ITO layer in a low pressure, high density plasma processing chamber at substrate temperatures below 150 ° C., in particular below 80 ° C., prevents excessive photoresist decomposition and maintains a high ITO etch rate. In one embodiment the temperature of the chuck can be maintained at 40 to 80 ° C. through the TCU unit 344 so that the temperature of the substrate can be maintained within the same range. In another embodiment the temperature of the chuck can be maintained at about 40 ° C to maintain the temperature of the substrate also at 40 ° C. The present invention uses high ion flux to remove ITO byproducts from the panel surface without the need to heat the entire panel. The high ion flux releases the ITO etch product from the surface and the low pressure, high conductivity process allows the product to be released out of the chamber without redepositing on the substrate.

본 발명의 저압, 고밀도 조건하에서 1500 내지 4000Å/분의 ITO 에칭속도를 달성할 수 있음이 발견되었다. 이러한 ITO 에칭속도는 공지기술의 ITO 에칭방법에 의해 달성된 것보다 훨씬 높다. 특히, 공지기술의 ITO 에칭 방법과 다르게 본 발명에 의해 획득된 높은 에칭속도는 유리, 실리콘질화물 또는 포토레지스트에 대한 ITO 선택성을 희생시키지 않는다.It has been found that an ITO etch rate of 1500 to 4000 Pa / min can be achieved under low pressure, high density conditions of the present invention. This ITO etch rate is much higher than that achieved by the known ITO etch method. In particular, the high etch rate obtained by the present invention, unlike the known ITO etching methods, does not sacrifice ITO selectivity to glass, silicon nitride or photoresist.

본 발명의 ITO 에칭 기술은 균일한 이온 플럭스 사용 및 기질온도조절(척의 온도조절을 통한)로 인해서 공지 기술의 ITO 기술에 비해서 우월한 에칭 균일성을 제공한다. 한 구체예에서 에칭 균일성은 평균 에칭속도의 5 내지 10% 범위에 있다. 에칭 균일성은 (Max-Min)/(Max+Min)×100%로 정의되며, Max는 최대에칭속도를 나타내며 Min은 에칭된 표면에 걸친 최소에칭속도를 나타낸다. 대단히 균일한 에칭이 일반적으로 바람직하므로 위의 결과는 본 발명의 저압, 고밀도 에칭 기술의 추가 장점을 보여준다.The ITO etching technique of the present invention provides superior etching uniformity over known ITO techniques due to uniform ion flux usage and substrate temperature control (via chuck temperature control). In one embodiment the etch uniformity is in the range of 5-10% of the average etch rate. Etch uniformity is defined as (Max-Min) / (Max + Min) × 100%, where Max represents the maximum etching rate and Min represents the minimum etching rate over the etched surface. Since very uniform etching is generally preferred, the above results show additional advantages of the low pressure, high density etching technique of the present invention.

ITO 측벽용으로 필요한 에칭 프로파일을 균일하게 획득할 수 있는 능력은 본 발명의 또다른 장점이다. 한 구체예에서 ITO 에칭 프로파일은 45 내지 90°의 테이퍼 각도를 가질 수 있다. 테이퍼 각도는 포토레지스트의 함수이며, 포토레지스트는 약 70°의 에칭전 테이퍼 각도를 갖는다. 특히 ITO층의 언더커팅이 전혀 없다. ITO층의 언더커팅 부재는 본 발명의 또다른 장점으로서, 공지기술의 건식 또는 습식 화학에서는 더 높은 압력하에서 더욱 등방성 방식으로 수행된다.The ability to uniformly obtain the etch profile required for the ITO sidewalls is another advantage of the present invention. In one embodiment the ITO etch profile may have a taper angle of 45-90 °. The taper angle is a function of the photoresist and the photoresist has a taper angle before etching of about 70 °. In particular, there is no undercutting of the ITO layer. The undercutting member of the ITO layer is another advantage of the present invention, which is carried out in a more isotropic manner under higher pressure in the dry or wet chemistry of the prior art.

도 4 는 본 발명의 저압, 고밀도 에칭 기술을 사용하여 다양한 ITO함유 기질샘플을 에칭함으로써 수득되는 결과를 보여준다. 일부 샘플의 경우에 4000Å/분의 ITO 에칭 속도를 달성할 수 있다. 포토레지스트에 대한 ITO의 에칭 선택성은 일부 샘플에서 약 3:1이며, 유리층에 대한 ITO 선택성은 10:1이다. 게다가 실리콘 질화물에 대한 ITO 선택성은 10:1이며 에칭 프로파일은 45 내지 90°의 테이퍼 각도를 가지며 ITO층의 언더커팅은 관찰되지 않는다. 에칭속도 균일성은 평균 에칭속도의 5%이다.4 shows the results obtained by etching various ITO-containing substrate samples using the low pressure, high density etching technique of the present invention. For some samples an ITO etch rate of 4000 milliseconds per minute can be achieved. The etch selectivity of ITO for the photoresist is about 3: 1 in some samples and the ITO selectivity for the glass layer is 10: 1. In addition, the ITO selectivity for silicon nitride is 10: 1 and the etch profile has a taper angle of 45 to 90 ° and no undercutting of the ITO layer is observed. Etch rate uniformity is 5% of average etch rate.

다음 실시예에서 TCM 전력과 RF 바이어스 전력(상부 및 하부 전극에 적용된 전력에 해당하는)이 320×340㎟ ITO 함유 기질을 부식하는동안 변화될 때 에칭결과가 수득된다.In the following examples, etching results are obtained when the TCM power and RF bias power (corresponding to the power applied to the upper and lower electrodes) are changed during corrosion of the 320 × 340 mm 2 ITO containing substrate.

실시예 1Example 1

표 1 에서 145×145㎟ 샘플의 Cl2 및 HBr에 대한 ITO 에칭 양태가 "TCP 전력"으로 알려진 RF 발생기(302) 전력과 "RF 바이어스 전력"으로 알려진 RF 발생기(308) 전력의 함수로서 연구된다. 다음 매개변수는 일정하게 유지되었다: 에칭 가스원의 압력(5밀리토르); 에칭 가스원의 유속(100sccm); 척의 온도(40℃). 이들 공정에서 선택성이 모니터링 된다.In Table 1, the ITO etching aspect for Cl 2 and HBr of 145 × 145 mm 2 samples is studied as a function of RF generator 302 power known as “TCP power” and RF generator 308 power known as “RF bias power”. . The following parameters were kept constant: pressure of the etching gas source (5 millitorr); Flow rate of the etching gas source (100 sccm); Chuck temperature (40 ° C.). Selectivity is monitored in these processes.

표 1 의 에칭공정은 320×340㎟ 기질에 사용되는 챔버 부피의 20%인 Lam Research TCP 9400 플라즈마 에칭기계를 사용하여 145×145㎟ 기질 샘플에 대해 수행된다. 상이한 반응기 및 상이한 기질상에서 에칭을 촉진하기 위해서 일부 매개변수가 반응기 부피 또는 기질 크기에 대해서 스케일링 될 수 있다. 예컨대, 표 1 에 도시된 TCP전력이 상이한 반응기에 동일한 이온 밀도값을 유지시키도록 반응기부피에 선형으로 스케일링 될 수 있다.The etching process of Table 1 is performed on 145 × 145 mm 2 substrate samples using a Lam Research TCP 9400 plasma etching machine, which is 20% of the chamber volume used for 320 × 340 mm 2 substrates. Some parameters may be scaled with respect to reactor volume or substrate size to facilitate etching on different reactors and different substrates. For example, the TCP powers shown in Table 1 can be scaled linearly in the reactor volume to maintain the same ion density values in different reactors.

표 1 에서, ITO 에칭속도는 두가지 화학에 대해 동일할지라도 포토레지스트에 대한 ITO 선택성은 일부 전력 고정값에서 HBr 화학을 사용하는 공정에서 더 크다. 최고의 전력조건이 600와트의 TCP전력과 300와트의 RF바이어스 전력에서 2500Å/분 이상의 ITO 에칭속도가 HBr 공정에서 달성되며 포토레지스트에 대한 ITO의 선택성은 0.9:1이다. 향상된 에칭속도 또는 선택성이 총 전력양과 하부전력에 대한 상부전력의 비율을 변화시킴으로써 달성될 수 있다. 예컨대 상이한 기질크기 또는 챔버부피를 위하여 하부전력/기질 ㎠의 값인 0.24, 0.48, 0.95 및 1.43이 스케일링 될 수 있다.In Table 1, although the ITO etch rate is the same for the two chemistries, the ITO selectivity for the photoresist is greater in the process using HBr chemistry at some power fixed values. The best power conditions are over 2500W / min ITO etch rate at 600W TCP power and 300W RF bias power, and the ITO selectivity for photoresist is 0.9: 1. Improved etch rate or selectivity can be achieved by varying the ratio of top power to total power and bottom power. For example, lower power / substrate cm 2 values of 0.24, 0.48, 0.95 and 1.43 can be scaled for different substrate sizes or chamber volumes.

HBr을 사용하는 공정의 에칭 프로파일은 55 내지 60°의 테이퍼 각도를 가진다(70°의 에칭전 포토레지스트 각도에서).The etch profile of the process using HBr has a taper angle of 55-60 ° (at photoresist angle before etching of 70 °).

실시예 2Example 2

ITO층을 가지는 기질이 TCP소스를 활용하며 320×340㎜ 기질에 대해 설계된 저압 에칭 반응기에서 에칭된다. HBr과 Cl2 에칭 가스원이 다음 조건하에서 사용되었다: 에칭 가스원 압력=8밀리토르; TCP전력=3000와트; RF바이어스전력=1000와트(0.92와트/㎠); HBr 유속=200sccm; Cl2 유속=200sccm; 척전극의 온도=40℃; 헬륨포트(326)에서 헬륨 압력=6토르. 이 공정의 광학적 종말점은 410㎚ 인듐 방출 세기를 사용하여 탐지된다. 다음 결과가 수득되었다: ITO 에칭속도=2330Å/분; 평균의 6.1% 이내의 에칭 균일성; 70°테이퍼 각도의 에칭 프로파일; 2.5:1의 유리에 대한 ITO의 선택성.Substrates with ITO layers are etched in a low pressure etch reactor designed for 320 × 340 mm substrates utilizing a TCP source. HBr and Cl 2 etching gas sources were used under the following conditions: etching gas source pressure = 8 millitorr; TCP power = 3000 watts; RF bias power = 1000 watts (0.92 watts / cm 2); HBr flow rate = 200 sccm; Cl 2 flow rate = 200 sccm; Temperature of chuck electrode = 40 ° C .; Helium pressure at helium port 326 = 6 Torr. The optical endpoint of this process is detected using 410 nm indium emission intensity. The following results were obtained: ITO Etch Rate = 2330 Pa / min; Etching uniformity within 6.1% of the average; Etch profile at 70 ° taper angle; Selectivity of ITO for glass of 2.5: 1.

이러한 공정변수를 근처에서 RF바이어스 전력이 감소될 때 유리에 대한 선택성은 증가한다. 예컨대 RF 바이어스 전력을 1000와트에서 300와트로 감소시킴으로써 약 1300Å/분의 ITO 에칭속도를 유지하면서 유리에 대한 ITO의 선택성이 2.5:1에서 3.6:1로 증가한다. 결과적으로, RF 바이어스 전력 감소는 ITO 에칭속도를 부당하게 낮추지 않고도 유리에 대한 ITO의 선택성을 향상시킨다.Selectivity to glass increases when RF bias power is reduced near these process variables. For example, reducing RF bias power from 1000 watts to 300 watts increases the selectivity of ITO to glass from 2.5: 1 to 3.6: 1 while maintaining an ITO etch rate of about 1300 kW / min. As a result, reducing RF bias power improves the selectivity of ITO to glass without unduly lowering the ITO etch rate.

유리에 대한 ITO의 선택성은 에칭 가스원에 첨가제로서 산소를 첨가함으로써 더욱 증가할 수 있다. 예컨대, 에칭 가스원에 첨가제로서 10sccm의 산소를 첨가하여 1710Å/분의 ITO 에칭 속도를 유지하면서 유리에 대한 ITO의 선택성이 4:1까지 증가할 수 있다.The selectivity of ITO to glass can be further increased by adding oxygen as an additive to the etching gas source. For example, the selectivity of ITO to glass can be increased to 4: 1 by adding 10 sccm of oxygen as an additive to the etching gas source while maintaining an ITO etch rate of 1710 kPa / min.

Claims (43)

저압 플라즈마 반응기에 ITO층을 갖는 기판 기질(substrate)을 넣고;Placing a substrate substrate having an ITO layer in a low pressure plasma reactor; 상기 저압 플라즈마 반응기에 에칭 가스를 도입하고;Introducing an etching gas into the low pressure plasma reactor; 상기 저압 플라즈마 반응기에서 상기 에칭가스로 부터 플라즈마를 스트라이킹(striking)하며;Striking plasma from the etching gas in the low pressure plasma reactor; 상기 저압 플라즈마 반응기내에서 3 내지 15 밀리토르의 압력으로 상기 플라즈마를 사용하여 ITO층을 에칭시키는 단계를 포함하는 기판 기질위에 배치된 인듐 주석 산화물(ITO)을 건식에칭하는 저압 플라즈마 반응기에서 투명전극의 건식 에칭방법.Etching the ITO layer using the plasma at a pressure of 3 to 15 millitorr in the low pressure plasma reactor; dry etching the indium tin oxide (ITO) disposed on the substrate substrate. Dry etching method. 제 1 항에 있어서, 상기 저압 플라즈마 반응기가 저압, 고밀도 플라즈마 반응기임을 특징으로 하는 저압 플라즈마 반응기에서 투명전극의 건식 에칭방법.The dry etching method of a transparent electrode of claim 1, wherein the low pressure plasma reactor is a low pressure, high density plasma reactor. 제 2 항에 있어서, 상기 저압, 고밀도 플라즈마 반응기가 트랜스포머 커플링(transformer coupled) 플라즈마 반응기임을 특징으로 하는 저압 플라즈마 반응기에서 투명전극의 건식 에칭방법.The method of claim 2, wherein the low pressure, high density plasma reactor is a transformer coupled plasma reactor. 제 1 항에 있어서, 상기 저압 플라즈마 반응기가 저압 유도 커플링(inductively coupled) 플라즈마 반응기임을 특징으로 하는 저압 플라즈마 반응기에서 투명전극의 건식 에칭방법.The method of claim 1, wherein the low pressure plasma reactor is a low pressure inductively coupled plasma reactor. 제 1 항에 있어서, 상기 기판 기질의 온도가 150℃ 미만임을 특징으로 하는 저압 플라즈마 반응기에서 투명전극의 건식 에칭방법.The method of claim 1, wherein the substrate substrate has a temperature of less than 150 ° C. 3. 제 1 항에 있어서, 상기 기판 기질의 온도가 40 내지 80℃임을 특징으로 하는 저압 플라즈마 반응기에서 투명전극의 건식 에칭방법.The method of claim 1, wherein the substrate substrate has a temperature of about 40 ° C. to about 80 ° C. 3. 제 1 항에 있어서, 상기 기판 기질의 온도가 40℃임을 특징으로 하는 저압 플라즈마 반응기에서 투명전극의 건식 에칭방법.The dry etching method of claim 1, wherein the substrate substrate has a temperature of 40 ° C. 제 1 항에 있어서, 상기 기판 기질이 상기 ITO층 아래에 실리콘 질화물층을 포함함을 특징으로 하는 저압 플라즈마 반응기에서 투명전극의 건식 에칭방법.The method of claim 1, wherein the substrate substrate comprises a silicon nitride layer under the ITO layer. 제 1 항에 있어서, 상기 기판 기질이 상기 ITO층 위에 포토레지스트층을 포함함을 특징으로 하는 저압 플라즈마 반응기에서 투명전극의 건식 에칭방법.The method of claim 1, wherein the substrate substrate comprises a photoresist layer on the ITO layer. 제 9 항에 있어서, 상기 기판 기질이 상기 ITO층 아래에 유리층을 더욱 포함함을 특징으로 하는 저압 플라즈마 반응기에서 투명전극의 건식 에칭방법.10. The method of claim 9, wherein the substrate substrate further comprises a glass layer under the ITO layer. 제 1 항에 있어서, 상기 에칭단계가 5E10 내지 5E11㎝-3의 플라즈마 밀도하에서 수행됨을 특징으로 하는 저압 플라즈마 반응기에서 투명전극의 건식 에칭방법.The method of claim 1, wherein the etching step is performed under a plasma density of 5E10 to 5E11 cm -3 . 제 1 항에 있어서, 상기 에칭 단계가 5밀리토르의 챔버압력하에서 수행됨을 특징으로 하는 저압 플라즈마 반응기에서 투명전극의 건식 에칭방법.The method of claim 1, wherein the etching step is performed under a chamber pressure of 5 millitorr. 제 1 항에 있어서, 상기 에칭 단계가 E10 내지 E12㎝-3 의 플라즈마 밀도하에서 수행됨을 특징으로 하는 저압 플라즈마 반응기에서 투명전극의 건식 에칭방법.The method of claim 1, wherein the etching step is performed under a plasma density of E10 to E12cm -3 . 제 13 항에 있어서, 상기 에칭 단계가 5E10 내지 5E11㎝-3 의 플라즈마 밀도하에서 수행됨을 특징으로 하는 저압 플라즈마 반응기에서 투명전극의 건식 에칭방법.14. The method of claim 13, wherein the etching step is performed under a plasma density of 5E10 to 5E11 cm -3 . 제 1 항에 있어서, 상기 에칭 가스가 HBr, HCl, HI, Br2, I2 또는 Cl2 중 한가지 이상임을 특징으로 하는 저압 플라즈마 반응기에서 투명전극의 건식 에칭방법.The method of claim 1, wherein the etching gas is at least one of HBr, HCl, HI, Br 2 , I 2 or Cl 2 . 제 1 항에 있어서, 상기 에칭 가스가 산소 첨가제를 더욱 포함함을 특징으로 하는 저압 플라즈마 반응기에서 투명전극의 건식 에칭방법.The method of claim 1, wherein the etching gas further comprises an oxygen additive. 저압 플라즈마 반응기에 ITO층을 갖는 유리기판 기질(glass substrate)을 넣고;A glass substrate having an ITO layer was placed in a low pressure plasma reactor; 저압 플라즈마 반응기에 에칭 가스원을 도입하고;Introducing an etching gas source into the low pressure plasma reactor; 저압 플라즈마 반응기에서 플라즈마를 에칭 가스원으로 스트라이킹(striking)하며;Striking the plasma with a source of etching gas in a low pressure plasma reactor; 상기 저압 플라즈마 반응기내에서 3 내지 15 밀리토르의 압력으로 상기 플라즈마를 사용하여 ITO층을 에칭하는 단계를 포함하는 인듐 주석 산화물(ITO)층이 위에 증착된 유리기판 기질을 건식 에칭하는 저압 플라즈마 반응기에서 투명전극의 건식 에칭방법.In a low pressure plasma reactor for dry etching a glass substrate substrate having an indium tin oxide (ITO) layer deposited thereon, comprising etching the ITO layer using the plasma at a pressure of 3 to 15 millitorr in the low pressure plasma reactor. Dry etching method of a transparent electrode. 제 17 항에 있어서, 상기 에칭단계가 5E10 내지 5E11㎝-3 의 플라즈마 밀도하에서 수행됨을 특징으로 하는 저압 플라즈마 반응기에서 투명전극의 건식 에칭방법.18. The method of claim 17, wherein the etching step is performed under a plasma density of 5E10 to 5E11 cm -3 . 제 17 항에 있어서, 상기 유리기판 기질의 온도가 상기 에칭단계동안 80℃ 미만임을 특징으로 하는 저압 플라즈마 반응기에서 투명전극의 건식 에칭방법.18. The method of claim 17, wherein the temperature of the glass substrate is less than 80 [deg.] C. during the etching step. 저압, 유도커플링 플라즈마 반응기에 주석산화물 함유 전극층과 실리콘 질화물층을 갖는 기판 기질(substrate)을 넣고;A substrate substrate having a tin oxide-containing electrode layer and a silicon nitride layer in a low pressure, inductively coupled plasma reactor; 저압, 유도커플링 플라즈마 반응기에 에칭 가스원을 도입하고;Introducing an etching gas source into a low pressure, inductively coupled plasma reactor; 저압, 유도커플링 플라즈마 반응기내 플라즈마를 에칭 가스원으로 스트라이킹 하며;Strike a plasma in a low pressure, inductively coupled plasma reactor with an etch gas source; 상기 플라즈마를 사용하여 상기 주석 산화물 함유 투명전극층을 150℃ 이하의 기판 기질온도에서 3 내지 15 밀리토르의 압력으로 에칭하는 단계를 포함하는 기판 기질위에 배치된 실리콘 질화물층과 실리콘 질화물 위에 배치된 주석산화물 함유층을 포함하는 기판 기질로 부터 전자장치를 제조하는 저압 플라즈마 반응기에서 투명전극의 건식 에칭방법.Using the plasma to etch the tin oxide-containing transparent electrode layer at a substrate substrate temperature of 150 ° C. or less at a pressure of 3 to 15 millitorr, the silicon nitride layer disposed on the substrate substrate and the tin oxide disposed on the silicon nitride. A dry etching method of a transparent electrode in a low pressure plasma reactor for manufacturing an electronic device from a substrate substrate including a containing layer. 제 20 항에 있어서, 상기 주석 산화물 함유층이 인듐을 더욱 포함함을 특징으로 하는 저압 플라즈마 반응기에서 투명전극의 건식 에칭방법.21. The method of claim 20, wherein the tin oxide containing layer further comprises indium. 제 20 항에 있어서, 상기 주석 산화물 함유층이 투명한 전극층임을 특징으로 하는 저압 플라즈마 반응기에서 투명전극의 건식 에칭방법.21. The method of claim 20, wherein the tin oxide containing layer is a transparent electrode layer. 제 20 항에 있어서, 상기 에칭단계가 5E10 내지 5E11㎝-3의 플라즈마 밀도하에서 수행됨을 특징으로 하는 저압 플라즈마 반응기에서 투명전극의 건식 에칭방법.21. The method of claim 20, wherein the etching step is performed under a plasma density of 5E10 to 5E11 cm -3 . 제 20 항에 있어서, 상기 기판 기질의 온도가 상기 에칭 단계동안 80℃ 미만임을 특징으로 하는 저압 플라즈마 반응기에서 투명전극의 건식 에칭방법.21. The method of claim 20, wherein the temperature of the substrate substrate is less than 80 [deg.] C. during the etching step. 제 20 항에 있어서, 상기 에칭 가스원이 HBr을 포함함을 특징으로 하는 저압 플라즈마 반응기에서 투명전극의 건식 에칭방법.21. The method of claim 20, wherein the etching gas source comprises HBr. 제 20 항에 있어서, 상기 에칭 가스원이 Cl2를 포함함을 특징으로 하는 저압 플라즈마 반응기에서 투명전극의 건식 에칭방법.21. The method of claim 20, wherein the etching gas source comprises Cl 2 . 제 20 항에 있어서, 상기 에칭 가스원이 O2와 에칭 작용제를 포함하고, 상기 에칭 작용제가 HBr 또는 Cl2임을 특징으로 하는 저압 플라즈마 반응기에서 투명전극의 건식 에칭방법.21. The method of claim 20, wherein the etching gas source comprises O 2 and an etching agent, and the etching agent is HBr or Cl 2 . 저압 플라즈마 반응기에 ITO층을 갖는 기판 기질(substrate)을 넣고;Placing a substrate substrate having an ITO layer in a low pressure plasma reactor; 상기 저압 플라즈마 반응기에 에칭 가스를 도입하고;Introducing an etching gas into the low pressure plasma reactor; 상기 저압 플라즈마 반응기에서 상기 에칭가스로 부터의 플라즈마를 스트라이킹(striking)하며;Striking plasma from the etching gas in the low pressure plasma reactor; 3 내지 15밀리토르의 챔버압력으로 그리고 상기 기판 기질의 온도가 150 C 이하인 상태에서, 상기 플라즈마를 사용하여 ITO층을 에칭시키는 단계를 포함하는 기판 기질위에 배치된 인듐 주석 산화물(ITO)을 건식 에칭하는 저압 플라즈마 반응기에서 투명전극의 건식 에칭방법.Dry etching the indium tin oxide (ITO) disposed on the substrate substrate, comprising etching the ITO layer using the plasma at a chamber pressure of 3-15 millitorr and at a temperature of 150 C or less. Dry etching method of a transparent electrode in a low pressure plasma reactor. 제 28 항에 있어서, 상기 저압 플라즈마 반응기가 트랜스포머 커플링(transformer coupled) 플라즈마 반응기임을 특징으로 하는 저압 플라즈마 반응기에서 투명전극의 건식 에칭방법.29. The method of claim 28, wherein the low pressure plasma reactor is a transformer coupled plasma reactor. 제 28 항에 있어서, 상기 저압 플라즈마 반응기가 저압 유도 커플링(inductively coupled) 플라즈마 반응기임을 특징으로 하는 저압 플라즈마 반응기에서 투명전극의 건식 에칭방법.29. The method of claim 28, wherein the low pressure plasma reactor is a low pressure inductively coupled plasma reactor. 제 28 항에 있어서, 상기 기판 기질의 온도가 에칭동안 80℃ 미만임을 특징으로 하는 저압 플라즈마 반응기에서 투명전극의 건식 에칭방법.29. The method of claim 28, wherein the temperature of the substrate substrate is less than 80 [deg.] C. during etching. 제 31 항에 있어서, 상기 기판 기질의 온도가 에칭동안 40 내지 80℃임을 특징으로 하는 저압 플라즈마 반응기에서 투명전극의 건식 에칭방법.32. The method of claim 31, wherein the temperature of the substrate substrate is between 40 and < RTI ID = 0.0 > 80 C < / RTI > during etching. 제 32 항에 있어서, 상기 기판 기질의 온도가 에칭동안 40℃임을 특징으로 하는 저압 플라즈마 반응기에서 투명전극의 건식 에칭방법.33. The method of claim 32, wherein the temperature of the substrate substrate is 40 [deg.] C. during etching. 제 32 항에 있어서, 상기 기판 기질이 상기 ITO층 아래에 유리층을 더욱 포함함을 특징으로 하는 저압 플라즈마 반응기에서 투명전극의 건식 에칭방법.33. The method of claim 32, wherein the substrate substrate further comprises a glass layer under the ITO layer. 제 32 항에 있어서, 상기 에칭단계가 5E10 내지 5E11㎝-3의 플라즈마 밀도하에서 수행됨을 특징으로 하는 저압 플라즈마 반응기에서 투명전극의 건식 에칭방법.33. The method of claim 32, wherein the etching step is performed under a plasma density of 5E10 to 5E11 cm -3 . 제 28 항에 있어서, 상기 에칭단계가 5E10 내지 5E11㎝-3의 플라즈마 밀도하에서 수행됨을 특징으로 하는 저압 플라즈마 반응기에서 투명전극의 건식 에칭방법.29. The method of claim 28, wherein the etching step is performed under a plasma density of 5E10 to 5E11 cm -3 . 제 28 항에 있어서, 상기 기판 기질이 상기 ITO층 아래에 실리콘 질화물층을 포함함을 특징으로 하는 저압 플라즈마 반응기에서 투명전극의 건식 에칭방법.29. The method of claim 28, wherein the substrate substrate comprises a silicon nitride layer under the ITO layer. 제 28 항에 있어서, 상기 기판 기질이 상기 ITO층 위에 포토레지스트층을 포함함을 특징으로 하는 저압 플라즈마 반응기에서 투명전극의 건식 에칭방법.29. The method of claim 28, wherein the substrate substrate comprises a photoresist layer over the ITO layer. 제 28 항에 있어서, 상기 에칭 단계가 5밀리토르의 챔버압력하에서 수행됨을 특징으로 하는 저압 플라즈마 반응기에서 투명전극의 건식 에칭방법.29. The method of claim 28, wherein the etching step is performed under a chamber pressure of 5 millitorr. 제 28 항에 있어서, 상기 에칭단계가 E10 내지 E12㎝-3의 플라즈마 밀도하에서 수행됨을 특징으로 하는 저압 플라즈마 반응기에서 투명전극의 건식 에칭방법.29. The method of claim 28, wherein the etching step is performed under a plasma density of E10 to E12 cm -3 . 제 40 항에 있어서, 상기 에칭단계가 5E10 내지 5E11㎝-3의 플라즈마 밀도하에서 수행됨을 특징으로 하는 저압 플라즈마 반응기에서 투명전극의 건식 에칭방법.41. The method of claim 40, wherein the etching step is performed under a plasma density of 5E10 to 5E11 cm -3 . 제 28 항에 있어서, 상기 에칭 가스가 HBr, HCl, HI, Br2, I2 또는 Cl2 중 한가지 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 저압 플라즈마 반응기에서 투명전극의 건식 에칭방법.29. The method of claim 28, wherein the etching gas comprises at least one of HBr, HCl, HI, Br 2 , I 2 or Cl 2 . 제 28 항에 있어서, 상기 에칭 가스가 산소 첨가제를 더욱 포함함을 특징으로 하는 저압 플라즈마 반응기에서 투명전극의 건식 에칭방법.29. The method of claim 28, wherein the etching gas further comprises an oxygen additive.
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