이온 주입 장치, 이온 주입 방법, 액정표시장치 및 그 제조방법 document_id A220623040786

본 발명은 이온 주입 장치에 관한 것으로, 특히 이온 주입과 어닐링을 동시에 수행할 수 있는 이온 주입 장치 및 이온 주입 방법에 관한 것이다. 본 발명은 이온 주입 장치를 이용하여 제조된 액정표시장치와 그 제조 방법에 관한 것이다. 액정표시장치는 무겁고 부피가 큰 음극선관(Cathod Ray Tube, CRT)을 대신하여 최근 각광받는 평면표시장치이다. 액정표시장치는 매트릭스 형태로 배열된 각 화소 영역에 스위칭소자로서 박막트랜지스터(Thin Film Transistor, TFT)가 형성된다. 액정표시장치는 통상 액정패널과, 상기 액정패널을 구동하기 위한 구동드라이브IC 및 회로기판을 포함한다. 상기 액정패널은 TFT 어레이 및 화소전극을 구비하는 어레이기판과, 컬러필터를 구비하는 컬러필터기판과, 상기 어레이기판과 상기 컬러필터기판 사이에 충진되는 액정층을 포함한다. 종래에는 박막트랜지스터(TFT)의 액티브층(반도체층)으로 비정질 실리콘이 주로 이용되었다. 비정질 실리콘은 전자이동도가 낮아 대화면 액정패널을 제조하는데 어려움이 있다. 또한, 구동 드라이브 IC에서는 주로 폴리 실리콘이 액티브층으로 이용되기 때문에 액정패널과 구동 드라이브 IC를 별도로 제조한 후 이들을 연결하여야 하므로 제조공정이 복잡하고 집적도 면에서 불리한 단점이 있었다. 최근에는 폴리 실리콘을 박막트랜지스터의 액티브층으로 이용하는 방안에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 폴리 실리콘은 비정질 실리콘에 비하여 전자이동도가 수백 배 이상 크기 때문에 대화면 액정패널의 제조에 적합할 뿐만 아니라 동일한 기판에 박막트랜지스터와 구동드라이브 IC를 동시에 형성할 수 있기 때문에 제조공정의 단순화는 물론 집적도 면에서 크게 유리한 장점이 있다. 폴리 실리콘층을 기판에 형성하는 방법에는 폴리 실리콘을 직접 증착하는 방법과, 먼저 비정질 실리콘을 증착한 후에 이를 폴리 실리콘으로 결정화하는 방법이 있다. 전자의 방법이 간편하기는 하나 아직까지 결정립의 성장을 정밀하게 제어하는데 한계가 있어 박막특성이 우수하지 못한 단점이 있다. 후자의 방법에는 반응로(furnace)속에서 로 가열법을 이용하여 비정질 실리콘을 결정화하는 고상결정화법(Solid Phase Crystallization, SPC법), 엑시머 레이저를 순간 조사하여 비정질 실리콘을 1400도 정도까지 가열하여 결정화하는 엑시머 레이저 어닐링법(Eximer Laser Annealing, ELA법), 비정질 실리콘층 상에 선택적으로 증착된 금속을 씨드로 하여 결정화를 유도하는 금속유도결정화법(Metal Induced Crystallization) 등이 있다. 이중에서 결정화속도가 빠르고 정밀한 제어가 가능할 뿐만 아니라 결정성이 우수한 ELA법이 많이 이용되고 있다. ELA법은 기판 상에 이온 주입 장치를 이용하여 비정질 실리콘을 형성한 후, 이러한 비정질 실리콘을 엑시머 레이저 장치에 이용하여 레이저를 조사하여 폴리실리콘을 형성한다. 이러한 경우, 비정질 실리콘에는 원하는 기준치 이상의 수소가 함유되어 이러한 수소가 실리콘의 막질을 손상시키므로 어닐링 장치를 이용하여 이러한 수소를 원하는 기준치로 낮추어 주는 공정이 필수적으로 필요하게 된다. 종래에는 이온 주입 장치와 어닐링 장치가 별도로 구비되어 있어서, 제조 공정 시간이 증가되고 제조 공정이 복잡해지는 문제가 발생된다. 또한, 종래는 이온 주입 공정과 어닐링 공정을 수행하기 위한 공정 장치의 점유 면적이 증가되고, 공정 장치의 비용이 증가되는 문제가 있다.