KR100852119B1 - 실리콘층 형성방법 - Google Patents

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박용우
도성원
정창영
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Abstract

본 발명은 균일한 특성을 갖는 박막 트랜지스터 어레이를 형성하기 위한 실리콘층 형성방법을 위하여, 본 발명은 기판을 배치하되 상기 기판의 면이 중력 방향과 평행하도록 상기 기판을 배치하는 단계와, 상기 기판 상에 실리콘층을 형성하는 단계와, 상기 실리콘층을 결정화하는 단계와, 상기 결정화된 실리콘층 표면 상의 자연 산화막을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘층 형성방법을 제공한다.

Description

실리콘층 형성방법{Method of forming silicon layer}
도 1은 종래의 실리콘층 형성방법에 따른 공정 중 실리콘층 상에 형성된 자연 산화막을 제거하는 공정을 개략적으로 도시하는 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘층 형성방법에 따른 공정 중 실리콘층 상에 형성된 자연 산화막을 제거하는 공정을 개략적으로 도시하는 개념도이다.
도 3은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 실리콘층 형성방법에 따른 공정 중 실리콘층 상에 형성된 자연 산화막을 제거하는 공정을 개략적으로 도시하는 개념도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110: 프레임 120: 기판 지지대
120: 기판 122: 실리콘층
본 발명은 실리콘층 형성방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 균일한 특성을 갖는 박막 트랜지스터 어레이를 형성하기 위한 실리콘층 형성방법에 관한 것이 다.
일반적으로 능동 구동형 유기 발광 디스플레이 장치 등의 경우에는 각 화소에 박막 트랜지스터가 구비된다. 따라서 유기 발광 디스플레이 장치의 기판 상에는 복수개의 박막 트랜지스터들이 어레이 형태로 배열되는데, 이러한 복수개의 박막 트랜지스터들의 특성이 균일해야만 우수한 품질의 이미지를 디스플레이하는 유기 발광 디스플레이 장치를 구현할 수 있다. 박막 트랜지스터들의 특성이 균일하지 않다면 복수개의 화소들에 있어서 동일한 휘도의 광이 방출되도록 동일한 전기적 신호를 인가하였더라도 박막 트랜지스터들의 특성 차이로 인하여 복수개의 화소들에 있어서 상이한 휘도의 광이 방출될 수도 있기 때문이다.
이러한 복수개의 박막 트랜지스터들은 각각 실리콘으로 형성된 반도체층을 갖는다. 이 실리콘층(22)은 도 1에 도시된 것과 같이 프레임(10)의 기판 지지대(12) 상에 기판(20)을 배치한 후 기판(20)의 전면(全面)에 걸쳐 형성된다. 그 후 적절한 패터닝공정 등을 거쳐 각 박막 트랜지스터별로 아일랜드 형태의 실리콘층(반도체층)이 형성된다. 이 과정에서 실리콘층(22) 상면에 자연 산화막이 형성되는데, 이러한 자연 산화막은 후에 박막 트랜지스터의 점멸비 등과 같은 특성을 저하시킨다는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 이러한 자연 산화막을 제거하는 형성방법이 제안되었다. 그러나 이러한 종래의 형성방법에 따르면, 자연 산화막의 제거는 도 1에 도시된 것과 같이 실리콘층(22) 상부로부터 산화막 제거액을 분사함으로써 이루어졌다. 그러나 이와 같이 실리콘층(22)의 상부로부터 산화막 제거액을 분사하 여 실리콘층(22) 상의 자연 산화막을 제거할 시, 실리콘층(22)으로부터 분리된 자연 산화막이 외부로 배출되지 않고 실리콘층(22) 상에 잔존하여 재부착됨으로써 추후 제조된 박막 트랜지스터에 있어서 불량을 유발하거나 복수개의 박막 트랜지스터들에 있어서 그 특성의 균일성을 저해한다는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 균일한 특성을 갖는 박막 트랜지스터 어레이를 형성하기 위한 실리콘층 형성방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 기판을 배치하되 상기 기판의 면이 중력 방향과 평행하도록 상기 기판을 배치하는 단계와, 상기 기판 상에 실리콘층을 형성하는 단계와, 상기 실리콘층을 결정화하는 단계와, 상기 결정화된 실리콘층 표면 상의 자연 산화막을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘층 형성방법을 제공한다.
이러한 본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 실리콘층을 결정화하는 단계는 엑시머 레이저빔을 실리콘층에 조사함으로써 이루어지는 것으로 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 결정화된 실리콘층 표면 상의 자연 산화막을 제거하는 단계는, 상기 기판의 면이 중력 방향과 평행하도록 상기 기판이 배치된 상태에서 상기 기판의 면 상의 실리콘층에 산화막 제거액을 분사함으로써 이루어지는 것으로 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 산화막 제거액은 HF수, 초순수(DIW; deionized water) 또는 오존수를 포함하는 것으로 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 산화막 제거액을 분사하는 것은, 상기 기판의 면이 중력 방향과 평행하도록 상기 기판을 배치한 상태에서 상기 기판의 면을 회전시키며 상기 기판의 면 상의 실리콘층에 산화막 제거액을 분사하는 것으로 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 결정화된 실리콘층 표면 상의 자연 산화막을 제거하는 단계에 앞서, 상기 결정화된 실리콘층을 패터닝하는 단계를 더 구비하는 것으로 할 수 있다.
본 발명은 또한 기판을 배치하되 상기 기판의 면이 중력 방향에 수직하도록 상기 기판을 배치하는 단계와, 상기 기판의 하측면 상에 실리콘층을 형성하는 단계와, 상기 실리콘층을 결정화하는 단계와, 상기 결정화된 실리콘층 표면 상의 자연 산화막을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘층 형성방법을 제공한다.
이러한 본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 실리콘층을 결정화하는 단계는 엑시머 레이저빔을 실리콘층에 조사함으로써 이루어지는 것으로 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 결정화된 실리콘층 표면 상의 자연 산화막을 제거하는 단계는, 상기 기판의 면이 중력 방향에 수직하도록 상기 기판이 배치된 상태에서 상기 기판의 하면 상의 실리콘층에 하부로부터 산화막 제거액을 상부로 분사함으로써 이루어지는 것으로 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 산화막 제거액은 HF수, 초순수(DIW; deionized water) 또는 오존수를 포함하는 것으로 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 산화막 제거액을 분사하는 것은, 상기 기판의 면이 중력 방향에 수직하도록 상기 기판을 배치한 상태에서 상기 기판의 면을 회전시키며 상기 기판의 면 상의 실리콘층에 산화막 제거액을 분사하는 것으로 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 결정화된 실리콘층 표면 상의 자연 산화막을 제거하는 단계에 앞서, 상기 결정화된 실리콘층을 패터닝하는 단계를 더 구비하는 것으로 할 수 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘층 형성방법에 따른 공정 중 실리콘층 상에 형성된 자연 산화막을 제거하는 공정을 개략적으로 도시하는 개념도이다.
본 실시예에 따른 실리콘층 형성방법에 따르면 도 2에 도시된 바와 같이 기판(120)을 배치하되 기판(120)의 면이 중력 방향(-z 방향)과 평행하도록 기판(120)을 배치시킨다. 이는 다양한 방법을 통해 이루어질 수 있는데, 예컨대 도 2에 도시된 것과 같이 프레임(110)의 기판 지지대(112) 역시 그 면이 중력 방향(-z 방향)과 평행하게 배치되도록 하고 그 기판 지지대(112) 상에 기판(120)을 배치시킬 수 있다. 이 경우 기판 지지대(112)로는 진공 척(vacuum chuck) 등과 같은 것을 이용함으로써 기판(120)이 기판 지지대(112)로부터 이탈되지 않도록 할 수 있다.
그 후 기판(120) 상에 실리콘층(122)을 형성하고, 이 실리콘층(122)을 결정화한다. 실리콘층(122)의 결정화는 엑시머 레이저를 조사함으로써 이루어질 수도 있고 실리콘층(122)에 열을 가하여 이루어질 수도 있는 등 다양한 방법을 통해 이루어질 수 있다.
실리콘층(122)을 결정화한 후 결정화된 실리콘층(122) 표면 상의 자연 산화막을 제거한다. 종래의 실리콘층 형성방법의 경우 실리콘층의 면을 중력 방향에 수직하게 위치시킨 후 상부로부터 산화막 제거액을 분사함으로써 자연 산화막을 제거하였다. 그러나 이와 같은 종래의 실리콘층 형성방법의 경우에는 실리콘층으로부터 분리된 자연 산화막이 실리콘층 상에 잔존하여 다시 실리콘층에 부착되어 추후 박막 트랜지스터의 불량이나 복수개의 박막 트랜지스터들에 있어서의 특성의 균일도를 저하시킨다는 문제점이 있었다. 본 실시예에 따른 실리콘층 형성방법은 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 처음부터 기판(120)의 면이 중력 방향(-z 방향)과 평행하도록 기판(120)을 배치시키고 이 기판(120) 상에 실리콘층(122)을 형성한 후, 도 2에 도시된 것과 같이 기판(120)의 면이 중력 방향(-z 방향)과 평행하도록 기판(120)이 배치된 상태에서 기판(120)의 면 상의 실리콘층(122)에 산화막 제거액을 분사한다. 사용 가능한 산화막 제거액으로는 HF수, 초순수(DIW; deionized water) 또는 오존수 등을 들 수 있다. 이러한 산화막 제거액은 복수개의 노즐을 통해 분출되도록 할 수 있다.
이와 같이 산화막 제거액을 분사할 경우 실리콘층(122)으로부터 분리된 자연 산화막은 중력에 의해 자연스럽게 하측으로 이동하게 되며, 따라서 실리콘층(122) 상에 자연 산화막이 잔존하지 않아 종래의 실리콘층 형성방법과 달리 자연 산화막이 실리콘층(122)에 재부착되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
한편, 산화막 제거액을 분사할 시, 기판(120)의 면이 중력 방향(-z 방향)과 평행하도록 기판(120)을 배치한 상태에서 기판(120)의 면을 회전시키며 기판(120)의 면 상의 실리콘층(122)에 산화막 제거액을 분사할 수도 있다. 이를 통해 실리콘층(122)으로부터 분리된 자연 산화막 중 실리콘층(122) 상에 잔존하는 자연 산화막이 중력에 의해 중력 방향(-z 방향)으로 이동하여 실리콘층(122)으로부터 일탈하는 것 외에도 원심력에 의해 다른 방향으로도 이동하여 결과적으로 실리콘층(122)으로부터 이탈하도록 하는 효과를 얻을 수 있다.
한편, 지금까지는 실리콘층을 기판 상에 형성하고 이를 결정화한 후 실리콘층 상의 자연 산화막을 제거하는 것으로 설명하였으나, 결정화된 실리콘층 표면 상의 자연 산화막을 제거하는 단계에 앞서 결정화된 실리콘층을 패터닝하는 단계를 거칠 수도 있다. 결정화된 실리콘층을 패터닝할 시 실리콘층의 일정 부분은 제거되는 바, 그 제거된 부분이 기판 상에 또는 기판 상의 실리콘층에 잔존하지 않도록 하는 것이 바람직하다. 따라서 자연 산화막을 제거하는 단계에서 기판 상의 패터닝된 실리콘층 표면의 자연 산화막을 제거함과 동시에, 산화막 제거액을 분사함으로써 실리콘층의 패터닝 시 기판으로부터 분리된 실리콘층의 부분을 동시에 중력을 이용하여 또는 원심력을 이용하여 제거하여, 최종 박막 트랜지스터 어레이 또는 유기 발광 소자 등에 있어서 불량이 발생하는 것을 사전에 효과적으로 방지할 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 실리콘층 형성방법에 따른 공정 중 실리콘층 상에 형성된 자연 산화막을 제거하는 공정을 개략적으로 도시하는 개념도이다.
본 실시예에 따른 실리콘층 형성방법이 도 2를 참조하여 전술한 실시예에 따른 실리콘층 형성방법과 상이한 점은 기판이 배치되는 위치가 상이하다는 것이다. 즉, 본 실시예에 따른 실리콘층 형성방법에 의하면 도 3에 도시된 바와 같이 기판(120)의 면이 중력 방향(-z 방향)에 수직하도록 기판(120)을 배치하고, 기판(120)의 하측면 상에 실리콘층(122)을 형성한다. 그리고 엑시머 레이저 조사 등을 통해 실리콘층(122)을 결정화하한 후, 결정화된 실리콘층(122) 표면 상의 자연 산화막을 제거한다. 이때 기판(120)의 면이 중력 방향(-z 방향)에 수직하도록 기판(120)이 배치된 상태에서 기판(120)의 하면 상의 실리콘층(122)에 하부로부터 산화막 제거액을 상부로(z 방향으로) 분사함으로써 실리콘층(122) 표면 상의 자연 산화막을 제거한다.
종래의 실리콘층 형성방법의 경우 실리콘층의 면을 중력 방향에 수직하게 위치시킨 후 상부로부터 산화막 제거액을 분사함으로써 자연 산화막을 제거하였다. 그러나 이와 같은 종래의 실리콘층 형성방법의 경우에는 실리콘층으로부터 분리된 자연 산화막이 실리콘층 상에 잔존하여 다시 실리콘층에 부착되어 추후 박막 트랜지스터의 불량이나 복수개의 박막 트랜지스터들에 있어서의 특성의 균일도를 저하시킨다는 문제점이 있었다. 본 실시예에 따른 실리콘층 형성방법은 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 처음부터 기판(120)의 면이 중력 방향(-z 방향)에 수직하도록 기판(120)을 배치시키되 이 기판(120)의 상측면이 아닌 하측면 상에 실리콘층(122)을 형성한 후, 도 3에 도시된 것과 같이 기판(120)의 면이 중력 방향(-z 방향)에 수직하도록 기판(120)이 배치된 상태에서 기판(120)의 하면 상의 실리콘층(122)에 하부로부터 상부 방향으로 산화막 제거액을 분사한다. 이러한 산화막 제거액은 복수개의 노즐을 통해 분출되도록 할 수 있다.
이와 같이 산화막 제거액을 분사할 경우 실리콘층(122)으로부터 분리된 자연 산화막은 중력에 의해 자연스럽게 기판(120) 하면의 실리콘층(122)으로부터 이탈하여 하측으로 이동하게 되며, 따라서 실리콘층(122) 상에 자연 산화막이 잔존하지 않아 종래의 실리콘층 형성방법과 달리 자연 산화막이 실리콘층(122)에 재부착되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
한편, 산화막 제거액을 분사할 시, 기판(120)의 면이 중력 방향(-z 방향)에 수직하도록 기판(120)을 배치한 상태에서 기판(120)의 면을 회전시키며 기판(120)의 하면 상의 실리콘층(122)에 산화막 제거액을 분사할 수도 있다. 이를 통해 실리콘층(122)으로부터 분리된 자연 산화막 중 실리콘층(122) 상에 잔존하는 자연 산화막이 중력에 의해 중력 방향(-z 방향)으로 이동하여 실리콘층(122)으로부터 일탈하는 것 외에도 원심력에 의해 다른 방향으로도 이동하여 결과적으로 실리콘층(122)으로부터 이탈하도록 하는 효과를 얻을 수 있다.
물론 실리콘층을 기판의 하면 상에 형성하고 이를 결정화한 후 실리콘층 상의 자연 산화막을 제거하는 것으로 설명하였으나, 결정화된 실리콘층 표면 상의 자연 산화막을 제거하는 단계에 앞서 결정화된 실리콘층을 패터닝하는 단계를 거칠 수도 있다. 결정화된 실리콘층을 패터닝할 시 실리콘층의 일정 부분은 제거되는 바, 그 제거된 부분이 기판 상에 또는 기판 상의 실리콘층에 잔존하지 않도록 하는 것이 바람직하다. 따라서 자연 산화막을 제거하는 단계에서 기판 상의 패터닝된 실리콘층 표면의 자연 산화막을 제거함과 동시에, 산화막 제거액을 분사함으로써 실리콘층의 패터닝 시 기판으로부터 분리된 실리콘층의 부분을 동시에 중력을 이용하여 또는 원심력을 이용하여 제거하여, 최종 박막 트랜지스터 어레이 또는 유기 발광 소자 등에 있어서 불량이 발생하는 것을 사전에 효과적으로 방지할 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 실리콘층 형성방법에 따르면, 균일한 특성을 갖는 박막 트랜지스터 어레이를 형성하기 위한 실리콘층을 형성할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (12)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 기판을 배치하되 상기 기판의 면이 중력 방향에 수직하도록 상기 기판을 배치하는 단계;
    상기 기판의 하측면 상에 실리콘층을 형성하는 단계;
    상기 실리콘층을 결정화하는 단계; 및
    상기 결정화된 실리콘층 표면 상의 자연 산화막을 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘층 형성방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 실리콘층을 결정화하는 단계는 엑시머 레이저빔을 실리콘층에 조사함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 실리콘층 형성방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 결정화된 실리콘층 표면 상의 자연 산화막을 제거하는 단계는, 상기 기판의 면이 중력 방향에 수직하도록 상기 기판이 배치된 상태에서 상기 기판의 하면 상의 실리콘층에 하부로부터 산화막 제거액을 상부로 분사함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 실리콘층 형성방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 산화막 제거액은 HF수, 초순수(DIW; deionized water) 또는 오존수를 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘층 형성방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 산화막 제거액을 분사하는 것은, 상기 기판의 면이 중력 방향에 수직하도록 상기 기판을 배치한 상태에서 상기 기판의 면을 회전시키며 상기 기판의 면 상의 실리콘층에 산화막 제거액을 분사하는 것을 특징으로 하는 실리콘층 형성방법.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 결정화된 실리콘층 표면 상의 자연 산화막을 제거하는 단계에 앞서, 상기 결정화된 실리콘층을 패터닝하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 실리콘층 형성방법.
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US9643215B2 (en) 2012-09-20 2017-05-09 Samsung Display Co., Ltd. Substrate cleaning apparatus

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