홈   >   Special Report 이 기사의 입력시간 : 2011-01-10 (월) 12:28:10
비용효율적이고 안정적인 리플로우 가능
리플로우 처리 방법 및 TFT 제조
2011-01  자료출처 : 특허청
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본 발명은 여러 가지 변형 가능하다. 예를 들면, LCD용 유리 기판 외에도 다른 플랫 패널 디스플레이(FPD) 기판이나, 반도체 기판 등의 기판에 형성된 레지스트의 리플로우 처리를 행하는 경우에도 본 발명을 적용할 수가 있다.


배경 기술         

액티브·매트릭스형 액정표시장치는 박막 트랜지스터(TFT)를 형성한 TFT 기판과 컬러 필터를 형성한 대향 기판과의 사이에 액정을 사이에 끼워 넣어 보완하고 화소마다 선택적으로 전압을 인가할 수 있도록 구성되고 있다. 여기서 이용되는 TFT 기판의 제작 과정에서는, 포트리소그래피 공정에 의한 포트레지스트 등의 감광성 재료의 패터닝이 반복해 행해지기 때문에 포트리소그래피 공정마다 마스크 패턴이 필요하다. 그러나 근래에는 액정표시장치의 고집적화와 미세화의 진전에 수반해 그 제조 공정이 복잡화 하고 있어 제조용이 증가하는 경향에 있다. 제조비용을 저감하기 위하여 포트리소그래피를 위한 마스크 패턴의 형성 공정을 통합시켜 전체의 공정수를 삭감하는 것이 검토되고 있다. 마스크 패턴의 형성 공정수를 삭감하는 기술로서 패턴 형성된 레지스트에 유기용제를 침투시키는 것으로 레지스트를 연화시켜, 패턴 형상을 변화시켜 재이용함으로써 마스크 패턴의 형성 공정을 생략하는 리플로우 프로세스가 제안되고 있다.
리플로우 기술에서는 포트리소그래피 공정의 회수를 삭감할 수 뿐 아니라 레지스트의 소비량을 절감 할 수가 있다는 이점도 가지고 있다. 그런데 리플로우 처리에서는 기판 표면의 레지스트를 용제 환경에 노출하기 위해, 기판면내의 영역 별로 리플로우의 속도를 조절하는 것이 곤란하다. 이 때문에, 리플로우 처리에 의해 레지스트로 피복하고 싶은 영역과 피복을 실시하고 싶지 않은 영역이 기판 상에 존재하는 경우에서도, 기판면내에서 일률적으로 리플로우가 진행해 버리는 결과, 변형한 레지스트를 에칭 마스크로서 이용하는 다음의 에칭공정에서 하층막의 에칭 정밀도가 손상되어 버린다. 예를 들면, TFT 소자의 제조 과정에서 리플로우 처리를 적용하는 경우에 소스 전극과 드레인 전극의 사이의 채널부를 소스 전극·드레인 전극 형성용의 에칭 마스크로서 이용한 레지스트를 변형시켜 피복하려고 하면 배선 형성용의 에칭 마스크로서 사용한 배선상의 레지스트도 변형해 배선 폭보다 퍼져 버린다. 이 경우, 리플로우 처리에 의해 변형한 레지스트를 마스크로서 다음 공정으로 하층의 아몰퍼스 실리콘(a-Si) 층의 에칭을 실시하면 배선의 폭에 대해서 초과하도록 하층의 a-Si 층이 폭넓게 남아 버려, TFT 소자의 미세화나 고집적화에의 대응이 어려워지는 문제가 있다.

발명의 실시를 위한 구체적인 내용                          

그림 1은 본 발명의 리플로우 방법이 실시되는 리플로우 처리 평면도이다. 여기에서는 액정표시장치(LCD)용 유리기판(이하 기판; G)의 표면에 형성된 레지스트막을 현상 처리시켜, 하층막을 에칭할 때의 에칭 마스크로서 플로우 처리를 행하는 리플로우 처리 유니트와 이 리플로우에 따라 표면 개질 처리를 행하는 애드히젼유니트를 구비한 리플로우 처리 시스템을 예로 들어 설명한다. 상기 리플로우 처리 시스템(100)은 미도시의 기판 반송 라인을 개재시켜 외부의 레지스트 도포·현상 처리 시스템이나 노광장치, 에칭 장치, 어싱 장치 등의 사이에 기판(G)의 수수를 행하도록 구성되고 있다.



리플로우 처리 시스템(100)은 복수의 기판(G)을 수용하는 카셋트 스테이션(반입출부; 1)과 기판(G)에 리플로우 처리 및 이것에 선행해 행해지는 표면 개질 처리를 포함한 일련의 처리를 실시하기 위한 복수의 처리 유니트를 구비한 처리 스테이션(처리부; 2)과 리플로우 각 구성부를 제어하는 제어부(3)를 구비하고 있다. 또한 그림 1 처리 시스템(100)의 긴 방향을 X방향, 수평면상에 있어서 X방향과 직교하는 방향을 Y방향으로 한다. 카셋트 스테이션(1)은, 처리 스테이션(2)의 한쪽의 단부에 인접해 배치되고 있다. 카셋트 스테이션(1)은 카셋트(C)와 처리 스테이션(2)의 사이에 기판(G)의 반입출을 행하기 위한 반송 장치(11)를 구비하고 있고, 카셋트 스테이션(1)에 있어서 외부에 대한 카셋트(C)의 반입출이 행해진다. 또, 반송 장치(11)는 카셋트(C)의 배열 방향인 Y방향을 따라 설치된 반송로(10) 상을 이동 가능한 반송 아암(11a)을 가지고 있다. 이 반송 아암(11a)은 X방향에의 진출·퇴피, 상하 방향에의 승강 및 회전 가능하게 설치되고 있고, 카셋트(C)와 처리 스테이션(2)과의 사이에 기판(G)의 수수를 행할 수 있도록 구성되고 있다.
처리 스테이션(2)은 기판(G)에 대해서 레지스트의 리플로우 처리, 그 사전 처리로서 표면 개질 처리 등을 행하기 위한 복수의 처리 유니트를 구비하고 있다. 이들 각 처리 유니트에 있어서 기판(G)은 1매씩 처리된다. 또, 처리 스테이션(2)은 기본적으로 X방향으로 연장하는 기판(G) 반송용의 중앙 반송로(20)를 가지고 있고, 중앙 반송로(20)를 사이에 두고 그 양측으로 각 처리 유니트가 중앙 반송로(20)에 임하도록 배치되고 있다. 또, 중앙 반송로(20)에는 각 처리 유니트의 사이에 기판(G)의 반입출을 행하기 위한 반송 장치(21)을 구비되어 있고 처리 유니트의 배열 방향인 X방향에 이동 가능한 반송 아암(21a)을 가지고 있다. 또한 반송 아암(21a)은 Y방향에의 진출·퇴피, 상하 방향에의 승강 및 회전 가능하게 설치되고 있고 각 처리 유니트와의 사이에 기판(G)의 반입출을 행할 수 있도록 구성되고 있다.
처리 스테이션(2)의 중앙 반송로(20)를 따라 한쪽 측에는, 카셋트 스테이션(1)의 측으로부터, 애드히젼유니트(AD; 30) 및 리플로우 처리 유니트가 이 순서로 배열되고, 중앙 반송로(20)를 따라 다른 쪽 측에는 3개의 가열·냉각 처리 유니트가 일렬에 배열되고 있다. 각 가열·냉각 처리 유니트는 수직 방향으로 다단에 적층 배치되고 있다.



그림 2는 애드히젼유니트를 나타내는 개략 단면도이다. 애드히젼유니트는 직방체 형상의 프레임을 가지고 있고 이 프레임의 내측에 고정식의 챔버 본체(31)와 승강 가능한 덮개(33)를 가지고 있다. 챔버 본체(31)는 기판(G)보다 사이즈가 더 크고, 상면이 개구한 편평한 직방체의 하부 용기로서 구성되고 있다.
덮개(33)는 챔버 본체(31)와 거의 동사이즈(면적)의 하면에 개구한 편평한 직방체의 상부 용기로서 구성되고 후술하는 바와 같이 표면 개질에 이용하는 HMDS를 저장하는 HMDS 공급원(35)에 접속되고 있다. 또, 덮개(33)는 수평 방향(X방향 및 Y방향)으로 연장하는 복수 라인의 수평 지지 부재(37)에 고정되고 있고, 각각의 수평 지지 부재(37)는 도시하지 않는 승강 구동 기구 예를 들면, 복수의 에어 실린더의 피스톤로드에 연결되고 있다. 따라서 이들의 에어 실린더의 피스톤로드를 수직 위쪽으로 향해 진출시키면, 수평 지지 부재(37)와 일체가 되어 덮개(33)가 수직 위쪽에 이동(상승)해 챔버가 개방되고 반대로, 각 피스톤로드를 수직 아래쪽에 후퇴 시키면 수평 지지 부재(37)와 일체로 덮개(33)가 수직 아래쪽에 이동(하강) 하도록 되어 있다.
챔버 본체(31) 내에는 기판(G)에 대략 대응한 크기의 사각형의 가열 플레이트(41)가 수평에 배치되어 고정구(42)에 의해 고정되고 있다. 가열 플레이트(41)는 열전도율이 높은 금속 예를 들면 알루미늄으로부터 이뤄지고, 그 내부 또는 하면에는 예를 들면 저항 발열체로부터 이루어지는 피크가 설치되고 있다. 또, 가열 플레이트(41)에는 복수의 관통 구멍(43)이 형성되고 각 관통 구멍(43)에는 각각 리프터 핀(44)이 삽입되어 있고 기판(G)을 상하에 승강시키는 기판 승강기구(45)가 설치되고 있다. 그리고 외부의 반송 장치(21)의 반송 아암(21a)의 사이에 이들의 리프터 핀(44)을 가열 플레이트(41)의 표면으로부터 돌출하게 해 기판(G)을 수수할 수 있도록 구성되고 있다. 리프터 핀(44)은 가열 플레이트(41) 아래에 배치된 수평 지지판(46)에 의해 서로 연결되고, 동기 해 승강 변위할 수 있도록 구성되고 있다. 또한 수평 지지판(46)을 승강 이동시키기 위한 도시하지 않는 승강 구동부가 챔버 본체(31)의 내측 또는 외측에 배치되고 있다. 챔버 본체(31)의 측벽 상단면에는 주회 방향으로 연장하는 균일한 씰 부재(32)가 설치되고 있다. 덮개(33)를 챔버 본체(31)에 합체시킨 상태로, 덮개(33)의 측벽 하단면과 챔버 본체(31)의 측벽 상단면의 사이에 이 씰 부재(32)가 개재해 밀폐할 수 있게 되어 있다. 이것에 의해 챔버 본체(31)와 덮개(33)에 의한 기밀한 처리실(47)이 형성되게 되어 있다. 덮개(33)의 한 측면에는 HMDS가스 도입 포트(48)가 설치되고 HMDS 가스 도입 포트(48)와 대향하는 다른 쪽의 측면에는 배기 포트(49)가 설치되고 있다. HMDS 가스 도입 포트(48)는 덮개(33)의 한 측면에 임의의 간격으로 형성된 복수의 관통 구멍(50)과 각 관통 구멍(50)에 그 외측으로부터 장착된 가스 공급관(51)의 종단 어댑터(53)와 각 관통 구멍(50)보다 내측에 설치되고 일정 간격으로 다수의 가스 토출구(55)가 형성된 버퍼실(54)을 가지고 있다. 또, 배기 포트(49)는 HMDS 가스 도입 포트(48)와 대향하는 덮개(33)의 측면으로 일정 간격으로 형성된 다수의 환기통(56)을 가짐과 동시에, 덮개(33)의 측벽의 외측에 설치된 배기 덕트실(57)을 가지고 있다. 상기 배기 덕트실(57)의 바닥에 형성된 배기구(58)는 배기관(59)을 개재시켜 배기 펌프에 접속하고 있다. 이러한 구성의 애드히젼유니트에 있어서 표면 개질 처리를 행할 때는 우선, 기판 승강기구(45)의 리프터 핀(44)을 상승시킨 상태로 반송 장치(21)의 반송 아암(21a)로부터 기판(G)을 수취한다. 그리고 리프터 핀(44)을 하강시켜 기판(G)을 가열 플레이트(41)상에 재치한 후 덮개(33)를 퇴피 위치로부터 수직에 하강시켜 챔버 본체(31)에 접하게 하여 챔버를 밀폐한다. 기판(G)은 가열 플레이트(41)에 의해 소정 온도 예를 들면 110℃~120℃에 가열된다.
처리실(47) 내를 통과한 HMDS 가스는 배기 포트(49)에 있어서 환기통(56)으로부터 배기 덕트실(57)에 보내져 그곳으로부터 배기 펌프의 작용에 의해 배기된다. 소정의 처리 시간이 경과해, 표면 개질 처리가 종료한 후는 HMDS 가스의 공급 및 배기 펌프를 정지시키고 나서 도시하지 않는 승강 구동 기구의 상승 구동에 의해 덮개(33)를 챔버 본체(31)로부터 윗 쪽으로 갈라 놓아, 그대로 소정의 퇴피 위치까지 들어올린다. 그 후, 기판 승강기구(45)의 리프터 핀(44)을 상승시켜, 기판(G)을 가열 플레이트(41)의 위쪽에 들어 올려 반송 장치(21)의 반송 아암(21a)에 주고 받는다. 그 후, 반송 아암(21a)에 의해 표면 개질 처리 후의 기판(G)을 애드히젼유니트로부터 반출한다. 필요에 따라서 표면 개질 처리가 실시된 후의 기판(G)은 다음에 반송 아암(21a)에 의해 처리 스테이션(2)의 리플로우 처리 유니트에 반입되어 기판(G)상에 형성된 레지스트를 유기용매 예를 들면 시너 환경에서 연화시켜 마스크 형상을 변화시키는 리플로우 처리가 행해진다.



그림 3은 리플로우 처리 유니트를 나타내는 개략 단면도이다. 리플로우 처리 유니트는 챔버(61)를 가지고 있고 이 챔버(61)는 하부 챔버(61a)와 이 하부 챔버(61a)의 상부에 접하는 상부 챔버(61b)로부터 구성되고 있다. 상부 챔버(61b)와 하부 챔버(61a)라는 것은 도시하지 않는 개폐 기구에 의해 개폐 가능하게 구성되고 있어 열린 상태 시에, 반송 장치(21)에 의해 기판(G)의 반입출이 행해진다. 상기 챔버(61)내에는 기판(G)을 수평에 지지하는 지지대(지지 테이블(62))가 설치되고 있다. 지지 테이블(62)은 열전도율이 뛰어난 재질 예를 들면 알루미늄으로 구성되고 있다. 지지 테이블(62)에는, 승강기구에 의해 구동되어 기판(G)을 승강시키는 3개의 승강 핀이 지지 테이블(62)을 관통하도록 설치되고 있다. 승강 핀(63)은 승강 핀(63)과 반송 장치(21)의 사이에 기판(G)을 수수 할 때에는 기판(G)을 지지 테이블(62)로부터 들어 올려 소정의 높이 위치에서 기판(G)을 지지하고, 기판(G)의 리플로우 처리 중은 예를 들면, 그 선단이 지지 테이블(62)의 상면과 같은 높이가 되도록 해 유지된다.
하부 챔버(61a)의 바닥부에는 배기구(64a, 64b)가 형성되고 있고 배기구(64a, 64b)에는 배기 펌프 등의 배기장치를 구비한 배기계(64)가 접속되고 있다. 그리고 배기계(64)를 통하여 챔버(61)내의 환경 가스가 배기된다. 지지 테이블(62)의 내부에는 온도 조절 매체 유로(65)가 설치되고 있고 온도 조절 매체 유로(65)에는 예를 들면 온조냉각수 등의 온도 조절 매체가 온도 조절 매체 도입관(65a)을 개재시켜 도입되고, 온도 조절 매체 배출관(65b)로부터 배출되어 순환하고 그 열(예를 들면 냉열)이 지지 테이블(62)를 개재시켜 기판(G)에 대해서 전열되고 이것에 의해 기판(G)의 처리면이 원하는 온도에 제어된다. 챔버(61)의 천정벽 부분에는 샤워 헤드(66)가, 지지 테이블(62)에 대향하도록 설치되고 있다. 샤워 헤드(66)의 하면(66a)에는 다수의 가스 토출구멍(66b)이 설치되고 있다. 또, 샤워 헤드(66)의 상부 중앙에는 가스 도입부(67)가 설치되고 있고 가스 도입부(67)는 샤워 헤드(66)의 내부에 형성된 공간(68)에 연통하고 있다. 가스 도입부(67)에는 배관(69)이 접속되고 있다. 배관(69)에는 유기용매 예를 들면 시너를 기화해 공급하는 버블러-탱크(70)가 접속되고 그 도중에는 개폐 밸브(71)가 설치되고 있다. 버블러-탱크(70)의 바닥부에는 시너를 기화시키기 위한 기포 발생 수단으로서 도시하지 않는 N₂가스 공급원에 접속된 N₂가스 공급 배관(74)이 배치되고 있다. N₂가스 공급 배관(74)에는 매스 플로우 컨트롤러(72) 및 개폐 밸브(73)가 설치되고 있다. 또, 버블러-탱크(70)는 내부에 저장되는 시너의 온도를 소정 온도에 조절하기 위한 도시하지 않는 온도 조절 기구를 구비하고 있다. 또, 샤워 헤드(66)의 상부의 주변부에는 복수의 퍼지 가스 도입부(75)가 설치되고 있고, 각 퍼지 가스 도입부(75)에는 예를 들면 퍼지 가스로서의 N₂가스를 챔버(61) 내에 공급하는 퍼지 가스 공급 배관(76)이 접속되고 있다. 퍼지 가스 공급 배관(76)은 퍼지 가스 공급원에 접속되고 있고 그 도중에는 개폐 밸브(77)가 설치되고 있다. 이러한 구성의 리플로우 처리 유니트에 있어서는 우선, 상부 챔버(61b)를 하부 챔버(61a)로부터 개방해 그 상태로 반송 장치(21)의 반송 아암(21a)에 의해 이미 패턴 형성된 레지스트를 가지는 기판(G)을 반입하고 지지 테이블(62)에 재치한다. 그리고 상부 챔버(61b)와 하부 챔버(61a)를 접하게 하여 챔버(61)를 닫는다.
다음에 배관(69)의 개폐 밸브(71) 및 N₂가스 공급 배관(74)의 개폐 밸브(73)를 개방하고 매스 플로우 컨트롤러(72)에 의해 N₂가스의 유량을 조절해 시너의 기화량을 제어하면서 버블러-탱크(70)로부터 기화된 시너를 배관(69), 가스 도입부(67)를 개재시켜 샤워 헤드(66)의 공간(68)에 도입해 가스 토출구멍(66b)으로부터 토출시킨다. 이것에 의해, 챔버(61)내가 소정 농도의 시너 환경에서 여겨진다. 챔버(61) 내의 지지 테이블(62)에 재치된 기판(G)상에는 이미 패턴 형성된 레지스트가 설치되어 있으므로 이 레지스트가 시너 환경에 노출됨으로써 시너가 레지스트에 침투한다. 이것에 의해, 레지스트가 연화해 그 유동성이 높아져 변형해 기판(G)표면의 소정의 영역이 변형 레지스트로 피복된다. 이 때, 지지 테이블(62)의 내부에 설치된 온도 조절 매체 유로(65)에 온도 조절 매체를 도입함으로써 그 열이 지지 테이블(62)을 개재시켜 기판(G)에 대해서 전열되고, 이것에 의해 기판(G)의 처리면이 원하는 온도 예를 들면 20℃에 제어된다. 샤워 헤드(66)로부터 기판(G)의 표면으로 향해 토출된 시너를 포함한 가스는 기판(G)의 표면에 접촉한 후, 배기구(64a, 64b)에 향하여 흘러 챔버(61)내로부터 배기계(64)에 배기된다. 이상과 같이 해, 리플로우 처리 유니트에 있어서의 리플로우 처리가 종료한 후는 배기를 지속하면서 퍼지 가스 공급 배관(76)상의 개폐 밸브(77)를 개방하고, 퍼지 가스 도입부(75)를 개재시켜 챔버(61) 내에 퍼지 가스로서의 N₂가스를 도입해 챔버내 환경을 치환한다. 그 후, 상부 챔버(61b)를 하부 챔버(61a)로부터 개방해 상기와 반대의 순서로 리플로우 처리 후의 기판(G)을 반송 아암(21a)에 의해 리플로우 처리 유니트로부터 반출한다.



그림 4는 리플로우 처리의 대상이 되는 라인&스페이스 등의 형상에 패턴 형성된 레지스트 마스크의 단위길이(L) 부근의 레지스트 체적과 리플로우 처리에 의한 레지스트의 퍼지는 양(ΔCD)과의 관계를 나타내는 그림이고, 기초 실험 데이터를 나타내는 것이다. 그림 4로부터, 레지스트 마스크의 단위길이(L) 부근의 레지스트 체적이 커질수록 ΔCD가 커지고 있는 것을 알 수 있다. 따라서 레지스트 마스크를 패턴 형성할 때에 리플로우 처리에 의해 레지스트로 피복하고 싶은 영역에서는 레지스트 체적을 크게 해 두고, 반대로 리플로우 처리에 있어서 레지스트로 피복하고 싶지 않은 영역에서는 레지스트 체적을 작게 해 두는 것으로, 기판(G)의 면내에 있어서의 변형 레지스트의 퍼지는 양을 제어할 수 있는 것이 이해된다.



그림 5는 리플로우 처리의 대상이 되는 레지스트 마스크의 단위길이(L) 부근의 레지스트 체적과 리플로우 처리에 의해 연화한 레지스트가 변형해 유동을 개시할 때까지가 퍼지는 개시 시간과의 관계를 나타내는 그림이고, 기초 실험 데이터를 나타내는 것이다. 이 그림 5로부터 레지스트 마스크의 단위길이(L) 부근의 레지스트 체적이 커질수록 퍼지는 개시 시간이 길어지고 있는 것을 알 수 있다. 즉, 레지스트 체적이 큰 경우에는 레지스트 체적이 작은 경우에 비해 리플로우 처리로 레지스트의 변형이 개시하기까지 긴 시간을 필요로 하고, 단시간의 용제 환경 노출에서는 변형이 생기기 어려운 것이 나타나고 있다. 따라서 레지스트 마스크를 패턴 형성할 때에, 리플로우 처리에 의해 레지스트로 피복하고 싶은 영역에서는 레지스트 체적을 작게 해 두고, 반대로 리플로우 처리에 있어서 레지스트로 피복하고 싶지 않은 영역에서는 레지스트 체적을 일정 이상으로 크게 해 둔다. 그리고 용제 환경 노출의 시간을 큰 체적의 레지스트의 변형이 생기지 않을 정도의 단시간으로 설정할지, 혹은 단시간의 용제 환경 노출을 반복함으로써 피복을 바라지 않는 영역의 큰 체적의 레지스트를 변형시키지 않는 한편 피복하고 싶은 영역의 작은 체적의 레지스트를 우세적으로 변형시킬 수가 있다. 이와 같이, 레지스트 체적과 용제 환경 노출 시간을 조절하는 것에 의해서도, 기판(G)의 면내에 있어서 변형 레지스트의 퍼지는 양을 제어할 수가 있다. 이상과 같이 기판(G)의 면내에서 리플로우 처리 대상이 되는 레지스트 마스크의 체적을 조절하는 것에 의해 기판(G) 면내에서 레지스트의 퍼지는 양(ΔCD) 및 변형 개시 시간을 변화시키는 것이 가능하게 된다. 레지스트의 체적은 예를 들면 기판(G)의 면내에서 레지스트 마스크의 선폭이나 막 두께를 바꾸는 것에 의해 조절할 수가 있다.



<제1 실시 형태>     
       
그림 6은 전극용 레지스트와 배선용 레지스트의 선폭에 차이를 나타내는 것으로 체적에 차이를 일으키게 해 그림 4의 데이터에 나타내는 지견에 의거하고 리플로우 후의 레지스트의 퍼지는 양을 제어하는 실시 형태이다. 유리 등의 투명 기판으로부터 이루어지는 절연 기판(201)상에는, 게이트 전극(202) 및 도시하지 않는 게이트선이 형성되고 또 실리콘 질화막 등의 게이트 절연막(203), a-Si 막(204), 오믹콘택트 층으로서의 n+Si 막(205), 소스 전극(206a) 및 드레인 전극(206b) 및 소스 전극용 레지스트 마스크(210) 및 드레인 전극용 레지스트 마스크(211)가 이 순서로 적층되고 있다. 또, 절연 기판(201) 상의 약간 떨어진 위치에는, n+Si 막(205) 상에 배선(230)이 형성되고, 그 상층에는 배선용 레지스트 마스크(231)이 적층되고 있다. 소스 전극(206a), 드레인 전극(206b) 및 배선(230)은 소스 전극용 레지스트 마스크(210), 드레인 전극용 레지스트 마스크(211) 및 배선용 레지스트 마스크(231)을 마스크로서 각각 에칭되고 있어 기초막인 n+Si 막(205)의 표면이 노출하고 있다. 이러한 적층 구조를 가지는 피처리체에 대해서 리플로우 처리 시스템(100)의 리플로우 처리 유니트에서 시너 등의 용제 환경에서 리플로우 처리가 행해진다. 리플로우 처리에 의해 소스 전극용 레지스트 마스크(210), 드레인 전극용 레지스트 마스크(211) 및 배선용 레지스트 마스크(231)를 구성하는 레지스트가 연화 해 유동성을 가지게 된다. 리플로우 처리는 소스 전극(206a)과 드레인 전극(206b)의 사이의 오목부의 n+Si 막(205)의 표면을 유동화한 레지스트로 덮음으로써 다음 공정에서 n+Si 막(205) 및 a-Si 막(204)을 에칭할 때에 채널 형성 영역의 n+Si 막(205) 및 a-Si 막(204)이 에칭되어 버리는 것을 막는 목적으로 행해진다.



<제2 실시 형태>                     

그림 7은 전극용 레지스트와 배선용 레지스트의 막 두께에 차이를 주는 것으로 체적에 차이를 일으키게 해 그림 4의 데이터에 나타나는 지견에 의거하고, 리플로우 후의 레지스트의 퍼지는 양을 제어하는 실시 형태이다. 또한 그림 6과 같은 구성에 대해서는 동일한 부호를 교부해 설명을 생략 한다. 본 실시 형태에서는, 소스 전극용 레지스트 마스크의 막 두께(T₁)가 배선용 레지스트 마스크(231)의 막 두께(T₂)보다 두꺼워지도록(T₁>T₂) 패턴 형성하고 있다. 즉, 소스 전극용 레지스트 마스크의 단위길이(L) 부근의 체적(V₁)이, 배선용 레지스트 마스크(231)의 단위길이(L) 부근의 체적(V₂)에 대해서 1.5~3배, 바람직하게는 2~3배가 되도록 막 두께(T₁ 및 T₂)가 설정되어 있다. 또한 본 실시 형태에서는 소스 전극용 레지스트 마스크의 선 폭(W5)과 배선용 레지스트 마스크(231)의 선 폭(W6)을 동일하게 (W5=W6) 설정하고 있지만, 체적(V₁)=1.5V₂~3V₂가 되는 범위에서 선 폭(W5)과 선 폭(W6)을 임의로 설정할 수 있다. 이와 같이, 소스 전극용 레지스트 마스크의 레지스트 체적을 배선용 레지스트 마스크(231)의 레지스트 체적보다 크게 하는 것에 의해, 소스 전극용 레지스트 마스크가 변형해 구해지는 변형 레지스트(212)의 선 폭(W7)을 오목부(220)의 피복에 충분한 폭으로 확보할 수 있다.



<제3 실시 형태>          
   
그림 8은 전극용 레지스트와 배선용 레지스트의 선폭에 차이를 주는 것으로 체적에 차이를 일으키게 해 그림 5의 데이터에 나타나는 지견에 의거하고, 리플로우 후의 레지스트의 퍼지는 양을 제어하는 다른 실시 형태이다. 또한 그림 6과 같은 구성에 대해서는 동일한 부호를 교부해 설명을 생략 한다. 본 실시 형태에서는, 소스 전극용 레지스트 마스크의 선 폭(W9)이 배선용 레지스트 마스크(231)의 선 폭(W10)보다 좁아지도록(W9<W10) 패턴 형성하고 있다. 즉, 소스 전극용 레지스트 마스크의 단위길이(L) 부근의 체적(V₁)이 배선용 레지스트 마스크(231)의 단위길이(L) 부근의 체적(V₂)에 대해서 0.2~0.7배, 바람직하게는 0.2~0.5배가 되도록 선폭(W9 및 W10)이 설정되어 있다. 체적(V₁)이 체적(V₂)에 대해서 0.2배 미만에서는 패턴 제어가 어렵고, 선 폭이 너무 가늘어서 해상 할 수가 없다.

<제4실시 형태>         
     
그림 9는 전극용 레지스트와 배선용 레지스트의 막 두께에 차이를 내는 것으로 체적에 차이를 일으키게 해 그림 5의 데이터에 나타나는 지견에 의거하고 리플로우 후의 레지스트의 퍼지는 양을 제어하는 다른 실시 형태이다. 또한 그림 6과 같은 구성에 대해서는 동일한 부호를 교부해 설명을 생략한다. 본 실시 형태에서는, 소스 전극용 레지스트 마스크의 막 두께(T₃)가 배선용 레지스트 마스크(231)의 막 두께(T₄)보다 얇아지도록(T3<T4)패턴 형성하고 있다. 즉, 소스 전극용 레지스트 마스크의 단위길이(L) 부근의 체적(V₁)이 배선용 레지스트 마스크(231)의 단위길이(L) 부근의 체적(V₂)에 대해서 0.2~0.7배가 되도록 막 두께(T3 및 T4)가 설정되어 있다. 이와 같이, 소스 전극용 레지스트 마스크의 레지스트 체적을 배선용 레지스트 마스크(231)의 레지스트 체적보다 작게 설정하고, 한편 리플로우 처리로 용제를 작용시키는 시간을 체적이 작은 소스 전극용 레지스트 마스크에는 내부까지 용제가 침투해 충분히 연화하지만, 체적이 큰 배선용 레지스트 마스크(231)에서는 내부까지 충분히 용제가 침투하지 않고 퍼짐이 개시하지 않는 짧은 시간으로 설정하는 것에 의해 소스 전극용 레지스트 마스크가 변형해 구해지는 변형 레지스트(212)의 선 폭(W15)을 오목부(220)의 피복에 충분한 폭으로 확보할 수가 있다. 구체적으로는, 그림 8과 동일하게 50sec이상 90sec 미만의 처리를 반복하면 10.0μm2 이상의 패턴은 퍼지지 않는다.



그림 10A에서는 각각 배선으로부터 T자형에 접속된 소스 전극 및 드레인 전극이 평행하게 대향 배치된 소스·드레인 구조를 가지고 있다. 그리고 소스 전극용 레지스트 마스크(210) 및 드레인 전극용 레지스트 마스크(211)의 선 폭(W₁)은, 배선용 레지스트 마스크(231)의 선 폭(W₂)보다 큰 폭에 형성되고(W₁>W₂), 소스 전극용 레지스트 마스크(210) 및 드레인 전극용 레지스트 마스크(211)의 단위길이(L) 부근의 체적(V₁)은 배선용 레지스트 마스크(231)의 단위길이(L) 부근의 체적(V₂)에 대해서 1.5~3배가 되고 있다. 리플로우 처리에 의해, 그림 10B에 나타나는 바와 같이 소스 전극용 레지스트 마스크(210) 및 드레인 전극용 레지스트 마스크(211)는 변형해 각각 선폭(W₃)을 가지는 변형 레지스트(212)가 되어, 이들의 사이의 채널부의 피복을 실시할 수가 있다.



그림 11A에서는 배선으로부터 접속된 평면에서 볼 때 U자형의 단부를 가지는 드레인 전극의 사이에 직선 형상의 소스 전극이 삽입되도록 배치된 소스·드레인 구조를 가지고 있다. 그리고 소스 전극용 레지스트 마스크(210) 및 드레인 전극용 레지스트 마스크(211)의 막 두께(T₁)는 배선용 레지스트 마스크(231)의 막 두께(T₂)보다 두껍게 형성되고(T₁>T₂), 소스 전극용 레지스트 마스크(210) 및 드레인 전극용 레지스트 마스크(211)의 단위길이(L) 부근의 체적(V₁)은 배선용 레지스트 마스크(231)의 단위길이(L) 부근의 체적(V₂)에 대해서 1. 5~ 3배가 되고 있다. 또한 소스 전극용 레지스트 마스크(210) 및 드레인 전극용 레지스트 마스크(211)의 선 폭(W5)은, 배선용 레지스트 마스크(231)의 선 폭(W6)과 동일하게 설정되어 있다(W5=W6). 리플로우 처리에 의해, 그림 11B에 나타나는 바와 같이 체적이 큰 소스 전극용 레지스트 마스크(210) 및 드레인 전극용 레지스트 마스크(211)는 변형해 각각 선폭(W7)을 가지는 변형 레지스트(212)가 되어 이들의 사이의 채널부의 피복을 실시할 수가 있다.



그림 12A에서는 배선으로부터 접속된 평면에 볼 때 거의 W자형의 단부를 가지는 드레인 전극의 사이에, 배선으로부터 접속된 평면에서 볼 때 U자형의 단부를 가지는 소스 전극이 상자 형상에 삽입되도록 배치된 소스·드레인 구조를 가지고 있다.
그림 12B에 나타나는 바와 같이 체적이 작은 소스 전극용 레지스트 마스크(210) 및 드레인 전극용 레지스트 마스크(211)는 변형해 각각 선 폭(W11)을 가지는 변형 레지스트(212)가 되고 이들의 사이의 채널부의 피복을 실시할 수가 있다.



그림 13은 본 발명과 관련되는 액정표시장치용 TFT소자의 제조 방법의 하나의 실시 형태의 주요한 공정을 나타내는 플로 차트이고, 그림 14A~그림 14J는 대표적인 공정 후의 기판(G)의 단면도이다.



우선, 그림 14A에 나타나는 바와 같이 유리 등의 투명 기판으로 이루어지는 절연 기판(201)상에 게이트 전극(202) 및 도시하지 않는 게이트 선을 형성하고 또 실리콘 질화막 등의 게이트 절연막(203), a-Si(아몰퍼스 실리콘) 막(204), 오믹콘택트 층으로서의 n+Si 막(205), Al합금이나 Mo합금 등의 전극용 금속막(206)을 이 순서에 적층해 퇴적한다(스텝 S1). 다음에, 그림 14B에 나타나는 바와 같이 전극용 금속막(206) 상에 레지스트(207)를 형성하는(스텝 S2). 그리고 그림 14C에 나타나는 바와 같이 노광 마스크(300)를 이용해 레지스트(207)에 대해서 노광 처리를 행한다(스텝 S3). 노광 마스크(300)는 레지스트(207)를 소정의 패턴으로 노광할 수 있도록 구성되고 있다. 이와 같이 레지스트(207)를 노광 처리함으로써, 그림 14D에 나타나는 바와 같이, 노광 레지스트부(208)와 미노광 레지스트부(209)가 형성된다. 노광 후는 현상 처리를 행하는 것으로 그림 14E에 도시하는 바와 같이 노광 레지스트부(208)가 제거되어 미노광 레지스트부(209)를 전극용 금속막(206) 상에 잔존시킨다(스텝 S4). 미노광 레지스트부(209)는 소스 전극용 레지스트 마스크(210) 및 드레인 전극용 레지스트 마스크(211)로 분리되고 패턴 형성되고 있다. 여기서, 소스 전극용 레지스트 마스크(210) 및 드레인 전극용 레지스트 마스크(211)와 배선용 레지스트 마스크(231)의 사이에 선폭에 차이를 둔다(그림 6참조). 그리고 소스 전극용 레지스트 마스크(210), 드레인 전극용 레지스트 마스크(211) 및 배선용 레지스트 마스크(231)을 에칭 마스크로서 이용해 전극용 금속막(206)을 에칭하여, 그림 14F에 나타나는 바와 같이 소스 전극(206a)와 드레인 전극(206b)과 배선(230)을 형성함과 동시에 후에 채널 영역이 되는 부분에 오목부(220)를 형성한다(스텝 S5). 상기 에칭에 의해, 소스 전극(206a)과 드레인 전극(206b)의 사이의 오목부(220) 내에 n+Si 막(205)의 표면을 노출시킬 수가 있다. 또한 스텝 S5의 금속막 에칭의 다음에, 그림 2의 애드히젼유니트(AD; 30)에 있어서 노출한 n+Si 막(205)의 표면에 표면 개질 처리를 실시할 수도 있다. 시릴화제 등을 이용하는 표면 개질 처리를 실시하는 것에 의해, n+Si 막(205)의 표면이 표면 개질되어, 예를 들면 순수한 물에 의한 접촉각이 50도 이상이 되어 레지스트가 유동하기 어려운 상태를 형성할 수가 있으므로, 배선용 레지스트 마스크(231)의 퍼짐을 한층 더 효과적으로 억제할 수 있다.

다음에, 본 발명과 관련되는 액정표시장치용 TFT 소자의 제조 방법의 다른 실시 형태에 대해서 설명한다.



그림 15는 다른 실시 형태의 주요한 공정을 나타내는 플로차트이고, 그림 16A~그림 16E는 대표적인 공정 후의 기판(G)의 단면도이다. 또한 그림 15의 스텝 S21, S22및 스텝 S27~S32의 각 공정은, 그림 13의 스텝 S1, S2 및 스텝 S7~S12와 동일하기 때문에 설명을 생략한다.



그림 16A에 나타나는 바와 같이 전극용 금속막(206) 상에 레지스트(207)가 형성된 상태로 하프톤 노광 마스크(301)를 이용해 레지스트(207)에 대해서 하프 노광 처리를 행한다(스텝 S23). 하프톤 노광 마스크(301)는 레지스트(207)에 대해서, 2단계의 노광량으로 노광할 수 있도록 구성되고 있다. 이와 같이 레지스트(207)를 하프 노광 처리함으로써, 그림 16B에 나타나는 바와 같이 노광 레지스트부(208)와 미노광 레지스트부(209)가 형성된다. 미노광 레지스트부(209)는 하프톤 노광 마스크(301)의 투과율에 대응해, 노광 레지스트부(208)와의 경계가 계단 형상에 형성된다. 노광 후는, 현상 처리를 행하는 것으로 그림 16C에 도시하는 바와 같이 노광 레지스트부(208)가 제거되고 미노광 레지스트부(209)를 전극용 금속막(206) 상에 잔존시킨다(스텝 S24). 미노광 레지스트부(209)는 소스 전극용 레지스트 마스크(210) 및 드레인 전극용 레지스트 마스크(211)로 분리되고 패턴 형성되고 있다.
그림 16E는 리플로우 처리 후 변형 레지스트(212)에 의해 오목부(220)내가 피복된 상태를 나타내고 있다. 리플로우 처리에 있어 소스 전극용 레지스트 마스크(210) 및 드레인 전극용 레지스트 마스크(211)과 배선용 레지스트 마스크(231)의 사이에 막 두께에 차이가 있기 때문에 후에 채널 영역이 되는 오목부(220)내에의 레지스트의 퍼짐이 배선(230)주위에 있어서의 레지스트의 퍼짐에 비해 커지고, 오목부(220) 내를 확실히 피복 할 수 있다(그림 7참조). 또, 배선(230)의 주위에 있어서의 레지스트의 튀어 나오는 것이 억제된다.

다음으로 챔버(61) 내의 배기를 개시한다(스텝 S42). 그리고 배관(69)의 개폐 밸브(71)및 N₂가스 공급 배관(74)의 개폐 밸브(73)를 개방해, 매스 플로우 컨트롤러(72)에 의해 N₂가스의 유량을 조절해 시너의 기화량을 제어하면서, 버블러-탱크(70)로부터, 기화된 시너를 배관(69), 가스 도입부(67)를 개재시켜 샤워 헤드(66)의 공간(68)에 도입하고 가스 토출구멍(66b)로부터 토출시킨다. 이것에 의해 챔버(61) 내를 소정 농도의 시너 환경으로 한다(스텝 S43). 기판(G) 상에 있어서 패턴 형성된 레지스트는 시너 환경에 노출되고 연화해 그 유동성이 높아져 변형해 기판(G) 표면의 소스 전극(206a)과 드레인 전극(206b)의 사이의 채널부가 변형 레지스트(212)로 피복된다. 상기 스텝 S43의 공정은 체적이 작은 소스 전극용 레지스트 마스크(210) 및 드레인 전극용 레지스트 마스크(211)가 변형하고, 체적이 큰 배선용 레지스트 마스크(231)가 변형하지 않는 시간에 행해진다. 해당 시간 경과 후 시너의 공급을 정지한다(스텝 S44). 그리고 배기를 계속하면서 퍼지 가스 공급 배관(76) 상의 개폐 밸브(77)를 개방하고 퍼지 가스 도입부(75)를 개재시켜 챔버(61) 내에 퍼지 가스로서의 N₂가스를 도입하고 챔버 내 환경을 치환한다(스텝45). 소정 시간 경과 후 퍼지 가스의 공급을 정지한다(스텝 S46).
또한 본 발명은 상기 실시 형태로 한정되지 않고 여러 가지 변형 가능하다. 예를 들면, 상기 설명에 있어서는, LCD용 유리 기판을 이용하는 TFT소자의 제조를 예를 들었지만, 다른 플랫 패널 디스플레이(FPD) 기판이나, 반도체 기판 등의 기판에 형성된 레지스트의 리플로우 처리를 행하는 경우에도 본 발명을 적용할 수가 있다.

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