JPH1083970A - Method for determining thickness of masking photoresist in semiconductor-ion-implantation process - Google Patents

Method for determining thickness of masking photoresist in semiconductor-ion-implantation process

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JPH1083970A
JPH1083970A JP9124100A JP12410097A JPH1083970A JP H1083970 A JPH1083970 A JP H1083970A JP 9124100 A JP9124100 A JP 9124100A JP 12410097 A JP12410097 A JP 12410097A JP H1083970 A JPH1083970 A JP H1083970A
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ion implantation
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ion
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Einan Kin
永 南 金
Meiraku Ri
命 洛 李
Seikan Tei
正 寛 鄭
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make it possible to determine the application thickness of photoresist in the minimum test, by performing ion implantation at a SIM analysis after ion implantation is performed at the constant voltage and ion-current quantity, and determining the thickness of the photoresist, wherein the transmission thickness corresponds to zero, from the functional relationship between the thickness of each photoresist and the depth of the transmission. SOLUTION: For plural kinds of wafers having the different application thicknesses of photoresist, for example, the primary ion beam of cesium is used, and ion implantation is performed at the constant voltage and the constant ion-current quantity. Then, the chart of the relationship of an impurity detecting level with respect to the transmission depth from the surface is formed by SISM (secondary-ion mass spectroscopy) of the wafer. Thus, the transmission depth from the surface of a sample in correspondence with the constant detecting level of an analyzer is determined. Then, the functional relationship between the thickness of each photoresist and the transmission depth in correspondence with the constant detecting level of the analyzer is determined. By utilizing the functional relationship, the thickness of the photoresist in correspondence with the zero thickness is determined.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体イオン注入
工程におけるマスキングフォトレジストの厚み決定方法
に関するもので、より詳細には、SIMS(Second Ion
Mass Spectrometry)を利用した半導体イオン注入工程の
マスキングフォトレジストの厚み決定方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for determining the thickness of a masking photoresist in a semiconductor ion implantation process.
The present invention relates to a method for determining a thickness of a masking photoresist in a semiconductor ion implantation process using Mass Spectrometry.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体素子の製造工程において、半導体
基板や特定層の一定領域に、不純物でウェール(Well)を
作って、個別素子を形成するための方法として、イオン
注入方法がよく使用される。この場合、半導体の一定領
域のみ不純物が注入されなければならない。従って、ウ
ェーハにフォトレジストを塗布した後、フォトマスクで
パターン露光をすることによって、該当領域のみにウィ
ンドゥを形成し、他領域ではフォトレジストが残存し
て、ブロッキングマスク(Blocking Mask) の役割をさせ
る。この状態で、ウェーハの前面にイオンビームを走査
して、結局、該当領域のみに不純物が注入され、注入さ
れるイオンの種類によって、N−well、P−wel
lとが形成される。
2. Description of the Related Art In a process of manufacturing a semiconductor device, an ion implantation method is often used as a method for forming an individual device by forming a well with impurities in a predetermined region of a semiconductor substrate or a specific layer. . In this case, impurities must be implanted only in a certain region of the semiconductor. Therefore, after applying a photoresist to the wafer, a pattern is exposed with a photomask to form a window only in the corresponding region, and the photoresist remains in other regions to serve as a blocking mask. . In this state, an ion beam is scanned on the front surface of the wafer, and as a result, impurities are implanted only into the corresponding region, and depending on the type of ions to be implanted, N-well and P-well are used.
1 is formed.

【0003】この時、不純物ウェールは、イオン注入工
程で加工されるウェーハの表面で、適当な深さに形成さ
れなければならない。従って、イオンを加速させる電圧
の大きさは、その深さに合せて選択されなければならな
い。また、フォトレジストの塗布厚みも適切に決められ
なければならない。すなわち、フォトレジストが非常に
薄く塗布される場合、充分なブロッキングマスクの役割
をすることができなくなるので、フォトレジストが充分
に塗布されなければならない。
At this time, the impurity wale must be formed at an appropriate depth on the surface of the wafer to be processed in the ion implantation process. Therefore, the magnitude of the voltage for accelerating the ions must be selected according to the depth. Also, the thickness of the photoresist applied must be determined appropriately. That is, if the photoresist is applied very thinly, it cannot serve as a sufficient blocking mask, so that the photoresist must be applied sufficiently.

【0004】反面、フォトレジストが非常に厚く塗布さ
れる場合、厚いフォトレジストを現像(Develop) する時
に発生するスロップ(Slop)問題と、フォトレジストスト
リッピング(Stripping)以後で汚染源となって、粒子の
発生が多くなるレジデュー(Residue)の問題等によっ
て、工程上の不良が発生する確率が大きくなる。
On the other hand, when the photoresist is applied very thickly, the slop problem that occurs when developing a thick photoresist and the contamination after the photoresist stripping become a source of particles. Due to the problem of Residue or the like in which the occurrence of defects increases, the probability of occurrence of defects in the process increases.

【0005】従って、工程によって適切なフォトレジス
トの塗布厚みを決定することが重要であり、その決定の
ためには、多くの実験が必要で、また多くの試行錯誤が
あった。
[0005] Therefore, it is important to determine an appropriate photoresist coating thickness depending on the process, and many experiments and a lot of trial and error have been required for the determination.

【0006】前記フォトレジストの塗布厚みを決定する
ための実験で使用される計測方法として、最も重要で普
遍的なものがSIMS分析である。このSIMS分析で
は、電子顕微鏡等とは異なって、電子でないイオンを加
速させて、一定したエネルギーを持たせた後、試料の表
面と衝突させる方法を使用する。
The most important and universal measurement method used in the experiment for determining the coating thickness of the photoresist is SIMS analysis. In this SIMS analysis, unlike an electron microscope or the like, a method is used in which ions that are not electrons are accelerated to have a constant energy and then collide with the surface of the sample.

【0007】前記衝突では、使用された1次イオンビー
ムによって2次イオンが発生される。発生された2次イ
オンは、付属の質量分析機を通じて計量される。従っ
て、試料の表面をなす物質の組成比が分かる。また、1
次イオンの走査によって、表面は続いて喪失されるの
で、時間が経過しながら発生される2次イオンを、質量
分析機で分析し計量することによって、表面から一定深
さでの組成比も分かる。
In the collision, secondary ions are generated by the used primary ion beam. The generated secondary ions are weighed through an attached mass spectrometer. Therefore, the composition ratio of the material forming the surface of the sample can be determined. Also, 1
Since the surface is subsequently lost by the scanning of the secondary ions, the composition ratio at a constant depth from the surface can also be determined by analyzing and weighing the secondary ions generated over time with a mass spectrometer. .

【0008】前記SIMS分析を使用して、イオン注入
工程で、適当なフォトレジストの塗布厚みを決定する従
来の方法を調べてみる。先ず、ウェーハの前面にフォト
レジストを塗布しイオン注入を行う。前記イオン注入
は、工程で必要とする一定の加速電圧と、一定量のイオ
ン電流量(またはDose)からなることが一般的であ
る。そして、SIMS分析を利用する途中で、ウェーハ
が帯電(charge up)されるため、測定値が歪曲されるこ
とを防止するために、半導体のフォトレジストをストリ
ッピング等の方法で除去する。
A conventional method for determining an appropriate photoresist coating thickness in an ion implantation process using the SIMS analysis will be examined. First, a photoresist is applied to the front surface of the wafer and ion implantation is performed. The ion implantation generally includes a certain acceleration voltage required in the process and a certain amount of ion current (or Dose). Since the wafer is charged up while using the SIMS analysis, the photoresist of the semiconductor is removed by a method such as stripping to prevent the measured value from being distorted.

【0009】前記SIMS分析を使用する場合に、N−
wellでは、不純物で燐(Phosphorus)を検出するよう
になる。また、SIMS分析の場合も、一定の加速電圧
と一定量のイオン電流量で、1次イオンの走査が行われ
るようになる。分析では試料、すなわち半導体ウェーハ
の表面での深さによって、燐の濃度を測定するようにな
る。そして、表面で例えば、CAMECA ims4f
SIMS分析装備の最少有効検出感度に該当する1E1
5 atoms/cc水準で、不純物の燐が検出される
程度が、雑音水準(Noise Level)に現れるまで、フォト
レジストの塗布厚みを漸次に増加させながら、分析を繰
り返して進行するようになる。
When the SIMS analysis is used, N-
In the well, phosphorus (Phosphorus) is detected as an impurity. Also, in the case of SIMS analysis, primary ion scanning is performed with a constant acceleration voltage and a constant ion current amount. In the analysis, the concentration of phosphorus is measured by the depth at the surface of the sample, that is, the semiconductor wafer. Then, on the surface, for example, CAMECA ims4f
1E1 corresponding to the minimum effective detection sensitivity of SIMS analysis equipment
At a level of 5 atoms / cc, the analysis is repeated while the photoresist coating thickness is gradually increased until the degree of detection of the impurity phosphorus appears at the noise level.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】このような従来のSI
MS方法の場合、不純物で燐を検出する時、1次イオン
ビームは、セシウム(Cs)イオンを使用するようになる。
ところが、特に湿気が高い環境下では、2次イオンで燐
(P:質量数31)とほぼ同じ質量数を有する水和シリコ
ン(SiH) が発生して干渉を起こすので、正確な燐の濃度
が分からない問題点が発生する。
SUMMARY OF THE INVENTION Such a conventional SI
In the case of the MS method, when detecting phosphorus as an impurity, a primary ion beam uses cesium (Cs) ions.
However, especially in an environment of high humidity, hydrated silicon (SiH) having almost the same mass number as phosphorus (P: mass number 31) is generated by secondary ions and causes interference, so that the accurate concentration of phosphorus is reduced. An unknown problem occurs.

【0011】また、表面100−200オングストロー
ム以内の深さで、不純物の透過可否を分けるためのSI
MS分析で、イオンビームと衝突した表面の水素等の元
素が、シリコン基板にめり込むようになるノックーオン
効果(Knock on effect) のような現象であって、表面か
らある程度の深さまで干渉現象が続いて現れる。
Further, an SI for separating whether or not impurities can pass through at a depth within 100 to 200 angstroms of the surface.
In the MS analysis, elements such as hydrogen on the surface that collided with the ion beam were immersed in the silicon substrate, such as a knock-on effect, and the interference phenomenon continued from the surface to a certain depth. appear.

【0012】結局表面には、図1のA曲線に表示された
ものと同様に、常に燐が存在するような分析結果が表れ
るので、正確な計測及びそれによる正確なフォトレジス
トの塗布厚みの決定が難しかった。
As a result, an analysis result such that phosphorus is always present on the surface, similar to that shown by the curve A in FIG. 1, appears, so that an accurate measurement and an accurate determination of the photoresist coating thickness can be made. Was difficult.

【0013】従って、適正厚み値の決定に、多くの実験
をしなければならなかったし、そうしながらも正確値を
決定することができなかったので、適量より非常に多く
のフォトレジストを塗布して、イオン注入工程を行う傾
向があった。それに、前述したフォトレジストのスロッ
プ問題や、レジデュー問題による工程不良率が高かっ
た。
Therefore, a lot of experiments had to be carried out to determine the appropriate thickness value, and it was not possible to determine the exact value. Then, there was a tendency to perform an ion implantation step. In addition, the process failure rate due to the photoresist slop problem and the residue problem described above was high.

【0014】本発明は、このような従来の課題に鑑みて
なされたものであり、その目的は、最も少数の試験測定
で、適正なフォトレジストの塗布厚みを決定することが
できるイオン注入工程のためのマスキングフォトレジス
トの厚み決定方法を提供するにある。
The present invention has been made in view of such a conventional problem, and an object of the present invention is to provide an ion implantation process capable of determining an appropriate photoresist coating thickness with a minimum number of test measurements. To provide a method for determining the thickness of a masking photoresist.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、請求項1記載の第1の発明は、イオン注入工程の
ためのマスキングフォトレジストの厚み決定方法におい
て、第1に、塗布厚みが知られた相互に異なる塗布厚み
を有するフォトレジストの塗布ウェーハを複数個準備
し、前記複数個のウェーハに一定の電圧、一定のイオン
電流量でイオン注入工程を行う段階と、第2に、前記工
程が終了したウェーハにSIMS分析を行って、表面で
の深さによる不純物の濃度変化を観察して、分析装備の
一定検出水準に該当する試料の表面からの透過深さを決
定する段階と、第3に、各フォトレジストの厚みと分析
装備の一定検出水準に該当する前記透過深さの関数関係
を決定する段階と、第4に、前記関数関係を利用して、
透過厚み零に該当するフォトレジストの厚みを決定する
段階とを備えてなることを要旨とする。従って、最も少
数の試験測定で、適正なフォトレジストの塗布厚みを決
定することができる。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a method for determining a thickness of a masking photoresist for an ion implantation step. Preparing a plurality of coated wafers of photoresist having different coating thicknesses known, performing an ion implantation process on the plurality of wafers at a constant voltage and a constant amount of ion current; Performing a SIMS analysis on the wafer after the above process, observing a change in impurity concentration according to the depth at the surface, and determining a penetration depth from the surface of the sample corresponding to a certain detection level of the analysis equipment; Thirdly, determining a functional relationship between the thickness of each photoresist and the penetration depth corresponding to a certain detection level of the analysis equipment, and fourthly, using the functional relationship,
Determining a photoresist thickness corresponding to a transmission thickness of zero. Therefore, an appropriate photoresist coating thickness can be determined with a minimum number of test measurements.

【0016】請求項2記載の第2の発明は、SIMS分
析をする前に、帯電問題を除去するために、フォトレジ
ストを除去する段階が行われることを要旨とする。
A second aspect of the present invention is that the step of removing the photoresist is performed before the SIMS analysis in order to eliminate the charging problem.

【0017】請求項3記載の第3の発明は、本発明にお
ける透過深さは、分析装備によって、異なる方法で定義
されることがあるが、原理的な差異がない限り、相互に
代替され得るものである。好ましくは、各分析装備の一
定検出水準を、最少有効検出感度水準にすることが好ま
しい。
According to a third aspect of the present invention, the depth of penetration in the present invention may be defined in different ways depending on the analytical equipment, but they can be substituted for each other as long as there is no fundamental difference. Things. Preferably, the fixed detection level of each analysis equipment is set to the minimum effective detection sensitivity level.

【0018】請求項4記載の第4の発明は、ウェーハ表
面での透過深さによる不純物の検出水準は、試料のフォ
トレジストの塗布厚み別に、装備でグラフを通じて表現
される曲線と、不純物検出水準の軸と垂直した補助線を
引いて交差する点の透過深さを読むことによって、容易
に決定され得ることができる。この時、検出水準が低い
範囲では、曲線に雑音が現れることが一般的であるの
で、雑音が現れる部分は、その中間値を緩慢な単一線に
見て、その値を決定する。また、前記のフォトレジスト
の塗布厚みと透過深さとの関数関係は、より複雑な関係
を厳密に計算することも可能であると思料される。しか
し、一般的には、下記実施の形態のような実験によると
フォトレジストの塗布厚みと透過深さとは、大略に比例
の形態を有するものと見ることができるので、単純な1
次関数関係に導き出すのに充分なものと判断される。従
って、簡単な直線を示すグラフを利用する方法が可能で
ある。
According to a fourth aspect of the present invention, the detection level of the impurity based on the penetration depth on the surface of the wafer is obtained by: Can be easily determined by drawing an auxiliary line perpendicular to the axis and reading the penetration depth at the point of intersection. At this time, in the range where the detection level is low, it is common that noise appears on the curve. Therefore, the value of the part where noise appears is determined by observing the intermediate value as a slow single line. Further, it is considered that the functional relationship between the coating thickness of the photoresist and the transmission depth can be calculated more strictly in a more complicated relationship. However, in general, according to an experiment such as the following embodiment, the coating thickness of the photoresist and the penetration depth can be regarded as having a shape that is roughly proportional to the photoresist.
It is determined that it is sufficient to derive a quadratic relation. Therefore, a method using a graph showing a simple straight line is possible.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的な実施の形
態を、添付した図面を参照して詳細に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

【0020】下記の実施の形態では、共通的にCMEC
A ims4f SIMSを使用し、1次イオンビームと
してセシウムイオンビームを使用し、イオンビームによ
る電流は、5E−8A、加速電圧は10KV、イオンビ
ームの大きさは250μm*250μmを条件として使
用した。また、不純物の一定検出水準では、本装備上の
燐(P)の最少有効検出感度である1E15 atom
s/cc水準を想定した。
In the following embodiments, CMEC is commonly used.
A ims4f SIMS was used, a cesium ion beam was used as a primary ion beam, the current by the ion beam was 5E-8A, the acceleration voltage was 10 KV, and the size of the ion beam was 250 μm * 250 μm. At a certain level of detection of impurities, 1E15 atom, which is the minimum effective detection sensitivity of phosphorus (P) on this equipment
An s / cc level was assumed.

【0021】[実施の形態1]実施の形態1で、試料は
64MDRAMウェーハに、フォトレジストの塗布厚み
を異にした5種類のウェーハを使用し、イオン注入によ
るN−wellの形成条件は、表1のとおりである。
[Embodiment 1] In Embodiment 1, five types of wafers having different photoresist coating thicknesses were used on a 64M DRAM wafer as samples, and the conditions for forming an N-well by ion implantation were as shown in Table 1. It is as shown in 1.

【0022】[0022]

【表1】 表1は、イオン注入加速電圧800KeV条件での試料
履歴を示すもので、図1はSIMS分析による試料別グ
ラフで、表面からの透過深さに対する不純物検出水準を
示したものである。
[Table 1] Table 1 shows a sample history under the condition of an ion implantation acceleration voltage of 800 KeV. FIG. 1 is a graph for each sample obtained by SIMS analysis, showing the impurity detection level with respect to the penetration depth from the surface.

【0023】図1で、A曲線に該当する試料が、フォト
レジスト厚み1.6に表1に表れたもので、順次的にE
曲線に該当する試料が、フォトレジスト厚み零(0)に
表れたものである。各曲線において、不純物の最少有効
検出感度水準に該当する透過深さ(透過厚さ)を読ん
で、フォトレジスト厚みとの関係を点で表示したグラフ
が図2である。
In FIG. 1, the samples corresponding to the A curve are those shown in Table 1 with a photoresist thickness of 1.6,
The sample corresponding to the curve is one with a photoresist thickness of zero (0). In each curve, FIG. 2 is a graph in which the transmission depth (transmission thickness) corresponding to the minimum effective detection sensitivity level of impurities is read, and the relationship with the photoresist thickness is indicated by dots.

【0024】前記図1のB、C、Dに該当する3つの点
は、1次的な比例関係を示している。この3点を延長し
た直線が、透過深さ(透過厚さ)零(0)と交差する点
におけるフォトレジストの厚みは1.5に該当する。従
って、試料のイオン注入条件に適当なフォトレジストの
塗布厚みは1.5μmとなる。
The three points corresponding to B, C, and D in FIG. 1 indicate a linear proportional relationship. The photoresist thickness at the point where the straight line extending these three points intersects the transmission depth (transmission thickness) of zero (0) corresponds to 1.5. Therefore, the photoresist coating thickness suitable for the ion implantation conditions of the sample is 1.5 μm.

【0025】[実施の形態2]実施の形態2で、試料は
4M SRAMウェーハにフォトレジストの塗布厚みを
異にした5種類のウェーハを使用し、イオン注入による
N−wellの形成条件は表2のとおりである。
[Second Embodiment] In the second embodiment, as a sample, five kinds of wafers having different coating thicknesses of a photoresist on a 4M SRAM wafer are used, and N-well forming conditions by ion implantation are shown in Table 2. It is as follows.

【0026】[0026]

【表2】 表2は、イオン注入加速電圧1.2MeV条件での試料
履歴を示すもので、図3はSIMS分析による試料別グ
ラフで、表面からの透過深さに対する不純物検出水準を
示したものである。
[Table 2] Table 2 shows the sample history under the condition of the ion implantation acceleration voltage of 1.2 MeV, and FIG. 3 is a graph for each sample by SIMS analysis, showing the impurity detection level with respect to the penetration depth from the surface.

【0027】図3で、A、B、C曲線は、1つの曲線で
固まって示している。
In FIG. 3, the A, B, and C curves are shown as a single curve.

【0028】そして、この時の不純物検出感度水準は、
水和シリコンによる干渉やノックーオン効果によるもの
であるので、この曲線だけで透過深さを正確に分かるこ
とができず、透過深さ(透過厚さ)は零(0)にみな
す。
At this time, the impurity detection sensitivity level is:
Since this is due to interference by hydrated silicon and the knock-on effect, the permeation depth cannot be accurately determined only from this curve, and the permeation depth (permeation thickness) is regarded as zero (0).

【0029】また、図4のようなグラフを描いて、フォ
トレジストの塗布厚みを決める時は使用しないか、また
は最少の1つ、すなわち、塗布厚みが最も小さいものだ
けを使用するようになる。これは、A、B曲線によって
導き出される図4の2点(A2、B2)が、1次関数を示す直
線で表現される時、透過深さ(透過厚さ)が零(0)以
上となる意味ある区間(所定の区間)に存在しないため
であるといえる。
Further, by drawing a graph as shown in FIG. 4, when determining the coating thickness of the photoresist, it is not used, or only the minimum one, that is, the one with the smallest coating thickness is used. This is because, when the two points (A2, B2) in FIG. 4 derived from the A and B curves are expressed by a straight line indicating a linear function, the transmission depth (transmission thickness) becomes zero (0) or more. This is because it does not exist in a meaningful section (predetermined section).

【0030】曲線Aに該当する試料が、フォトレジスト
厚み4.5で表2に示されたものであり、順次的にE曲
線に該当する試料が、フォトレジストの厚み1.19に
表れたものである。各曲線において、不純物の最少有効
検出感度水準に該当する透過深さ(透過厚さ)値を読ん
で、フォトレジストの厚みとの関係を点で表示したグラ
フが図4である。図3のC、D、Eに該当する3つ点
は、大略に1次的な比例関係を示している。この3点を
連結する直線が、透過深さ(透過厚さ)零(0)と交差
する点、すなわち、C曲線によって抽出される図4の点
におけるフォトレジストの厚みは2.5に該当する。従
って、試料の表2に表れたイオン注入条件に適当なフォ
トレジストの塗布厚みは2.5μmとなる。
The samples corresponding to the curve A are those shown in Table 2 with a photoresist thickness of 4.5, and the samples corresponding to the E curve are sequentially those having a photoresist thickness of 1.19. It is. FIG. 4 is a graph in which, in each curve, the transmission depth (transmission thickness) value corresponding to the minimum effective detection sensitivity level of impurities is read, and the relationship with the photoresist thickness is indicated by dots. Three points corresponding to C, D, and E in FIG. 3 roughly indicate a linear proportional relationship. The thickness of the photoresist at the point where the straight line connecting these three points intersects the transmission depth (transmission thickness) of zero (0), that is, the point of FIG. 4 extracted by the C curve, corresponds to 2.5. . Therefore, the photoresist coating thickness suitable for the ion implantation conditions shown in Table 2 of the sample is 2.5 μm.

【0031】[実施の形態3]実施の形態3で、試料は
4M SRAMウェーハに、フォトレジストの塗布厚み
を異にした4種類のウェーハを使用し、イオン注入によ
るN−wellの形成条件は表3のとおりである。
[Third Embodiment] In the third embodiment, four kinds of wafers having different photoresist coating thicknesses are used for a 4M SRAM wafer as a sample, and N-well forming conditions by ion implantation are shown in Tables. 3

【0032】[0032]

【表3】 表3は、イオン注入加速電圧2MeV条件での試料履歴
を示すもので、図5はSIMS分析による試料別グラフ
で、表面からの透過深さに対する不純物検出水準を示し
たものである。図5でA、B曲線は、重なって表れてい
る。A曲線に該当する試料が、フォトレジストの厚み
3.5で表3に表れているものであり、順次的にD曲線
に該当する試料が、フォトレジストの厚み1.5で表れ
たものである。
[Table 3] Table 3 shows the sample history under the condition of the ion implantation acceleration voltage of 2 MeV. FIG. 5 is a graph for each sample by SIMS analysis, showing the impurity detection level with respect to the penetration depth from the surface. In FIG. 5, the A and B curves are shown overlapping. Samples corresponding to the A curve are those shown in Table 3 with a photoresist thickness of 3.5, and samples corresponding to the D curve are those sequentially shown with a photoresist thickness of 1.5. .

【0033】各曲線において、不純物の最少有効検出感
度水準に該当する値を読んで、フォトレジスト厚みとの
関係を点で表示したグラフが図6である。図5のC、D
に該当する2つ点(C3、D3)は、1次的な比例関係である
とみなす。この2点を延長した直線が、透過深さ(透過
厚さ)零(0)と交差する点におけるフォトレジストの
厚みは2.7に該当する。従って、試料のイオン注入条
件に適当なフォトレジストの塗布厚みは2.7μmとな
る。
FIG. 6 is a graph in which the value corresponding to the minimum effective detection sensitivity level of the impurity is read from each curve, and the relationship with the photoresist thickness is indicated by dots. C and D in FIG.
The two points (C3, D3) corresponding to are regarded as having a linear proportional relationship. The photoresist thickness at the point where a straight line extending these two points intersects the transmission depth (transmission thickness) of zero (0) corresponds to 2.7. Accordingly, the photoresist coating thickness suitable for the ion implantation conditions of the sample is 2.7 μm.

【0034】前記3つの実施の形態に該当するイオン注
入条件で、従来の工程では、フォトレジストの塗布厚み
を、それぞれ3μm、4μm、4.5μmで使用した。
しかし、本発明の実施の形態によるイオン注入工程のた
めのマスキングフォトレジストの厚み決定方法で、適合
したフォトレジストの塗布厚みは、それぞれ1.5μ
m、2.5μm、2.7μmであることが分かる。このよ
うな数値を得るのに、それぞれ4個乃至5個の試料のみ
を使用した。
Under the ion implantation conditions corresponding to the above three embodiments, in the conventional process, the thickness of the applied photoresist was 3 μm, 4 μm, and 4.5 μm, respectively.
However, in the method of determining the thickness of the masking photoresist for the ion implantation process according to the embodiment of the present invention, the thickness of the applied photoresist is 1.5 μm.
m, 2.5 μm and 2.7 μm. To obtain such values, only four to five samples each were used.

【0035】以上において本発明は、記載された具体例
に対してのみ詳細に説明したが、本発明の技術思想範囲
内で、多様な変形及び修正が可能であることは、当業者
によって明らかなものであり、このような変形及び修正
が添付された特許請求範囲に属することは当然なもので
ある。
Although the present invention has been described in detail only with respect to the specific examples described, it will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the technical idea of the present invention. It is to be understood that such changes and modifications are intended to fall within the scope of the appended claims.

【0036】[0036]

【発明の効果】以上説明したように、第1の発明は、イ
オン注入工程のためのマスキングフォトレジストの厚み
決定方法において、第1に、塗布厚みが知られた相互に
異なる塗布厚みを有するフォトレジストの塗布ウェーハ
を複数個準備し、前記複数個のウェーハに一定の電圧、
一定のイオン電流量でイオン注入工程を行う段階と、第
2に、前記工程が終了したウェーハにSIMS分析を行
って、表面での深さによる不純物の濃度変化を観察し
て、分析装備の一定検出水準に該当する試料の表面から
の透過深さを決定する段階と、第3に、各フォトレジス
トの厚みと分析装備の一定検出水準に該当する前記透過
深さの関数関係を決定する段階と、第4に、前記関数関
係を利用して、透過厚み零に該当するフォトレジストの
厚みを決定する段階とを備えてなるので、従来の方法よ
り、比較的に少数の試料でも、イオン注入条件によっ
て、正確なフォトレジストの塗布厚みを決定することが
できる利点がある。また、その結果で、従来の工程で、
実際に使用した条件におけるそれより、フォトレジスト
の塗布厚みを、不確実性による危険負担なしに、大幅に
減らすことができたため、厚いフォトレジストを塗布す
る時のスロップ問題や、レジデュー問題を減らすことが
できるようになる。
As described above, the first aspect of the present invention relates to a method of determining the thickness of a masking photoresist for an ion implantation step, in which a first method for determining a thickness of a masking photoresist having different coating thicknesses is known. Prepare a plurality of coated wafers of resist, a constant voltage on the plurality of wafers,
Secondly, a step of performing an ion implantation step with a constant amount of ion current, and secondly, performing a SIMS analysis on the wafer after the above step, observing a change in impurity concentration depending on a depth on the surface, and setting a constant amount of analysis equipment. Determining a penetration depth from the surface of the sample corresponding to the detection level; and, third, determining a functional relationship between the thickness of each photoresist and the penetration depth corresponding to a certain detection level of the analytical equipment. And fourthly, a step of determining a photoresist thickness corresponding to a transmission thickness of zero by using the functional relationship. Accordingly, there is an advantage that an accurate photoresist coating thickness can be determined. Also, as a result, in the conventional process,
The photoresist coating thickness can be significantly reduced without the risk of uncertainty compared to that under actual conditions, thus reducing slop and residue problems when applying thick photoresist Will be able to

【0037】第2の発明は、SIMS分析をする前にフ
ォトレジストを除去する段階が行われるので、帯電問題
を除去できる。
In the second invention, the step of removing the photoresist is performed before performing the SIMS analysis, so that the charging problem can be eliminated.

【0038】第3の発明は、本発明における透過深さ
は、分析装備によって、異なる方法で定義されることが
あるが、原理的な差異がない限り、相互に代替され得る
ものである。好ましくは、各分析装備の一定検出水準
を、最少有効検出感度水準にすることが好ましい。
In the third invention, the depth of penetration in the present invention may be defined in different ways depending on the analytical equipment, but they can be interchanged as long as there is no fundamental difference. Preferably, the fixed detection level of each analysis equipment is set to the minimum effective detection sensitivity level.

【0039】第4の発明は、ウェーハ表面での透過深さ
による不純物の検出水準は、試料のフォトレジストの塗
布厚み別に、装備でグラフを通じて表現される曲線と、
不純物検出水準の軸と垂直した補助線を引いて交差する
点の透過深さを読むことによって、容易に決定され得る
ことができる。
According to a fourth aspect of the present invention, the detection level of the impurity based on the penetration depth on the wafer surface is represented by a curve represented through a graph by equipment for each of the photoresist coating thickness of the sample,
It can be easily determined by drawing an auxiliary line perpendicular to the axis of the impurity detection level and reading the penetration depth at the point of intersection.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】それぞれのイオン注入条件下においてイオン注
入を行った後、SIMS分析によって試料別に、表面か
らの透過深さによる不純物検出水準を示した本発明によ
るグラフである。
FIG. 1 is a graph according to the present invention showing the impurity detection level according to the penetration depth from the surface for each sample by SIMS analysis after ion implantation under each ion implantation condition.

【図2】図1からそれぞれ得た試料別の透過深さ値と、
フォトレジスト厚みとの関係を表示した本発明によるグ
ラフである。
FIG. 2 shows a penetration depth value for each sample obtained from FIG.
5 is a graph according to the present invention showing a relationship with a photoresist thickness.

【図3】それぞれのイオン注入条件下においてイオン注
入を行った後、SIMS分析によって試料別に表面から
の透過深さによる不純物検出水準を示した本発明による
グラフである。
FIG. 3 is a graph according to the present invention showing the impurity detection level according to the penetration depth from the surface for each sample by SIMS analysis after ion implantation under each ion implantation condition.

【図4】図3からそれぞれ得た試料別の透過深さ値と、
フォトレジスト厚みとの関係を表示した本発明によるグ
ラフである。
FIG. 4 shows penetration depth values for each sample obtained from FIG.
5 is a graph according to the present invention showing a relationship with a photoresist thickness.

【図5】それぞれのイオン注入条件下においてイオン注
入を行った後、SIMS分析によって試料別に、表面か
らの透過深さによる不純物検出水準を示した本発明によ
るグラフである。
FIG. 5 is a graph showing impurity detection levels according to penetration depth from a surface for each sample by SIMS analysis after ion implantation under each ion implantation condition according to the present invention.

【図6】図5からそれぞれ得た試料別の透過深さ値と、
フォトレジスト厚みとの関係を表示した本発明によるグ
ラフである。
FIG. 6 shows a penetration depth value for each sample obtained from FIG.
5 is a graph according to the present invention showing a relationship with a photoresist thickness.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 イオン注入工程のためのマスキングフォ
トレジストの厚み決定方法において、 第1に、塗布厚みが知られた相互に異なる塗布厚みを有
するフォトレジストの塗布ウェーハを複数個準備し、前
記複数個のウェーハに一定の電圧、一定のイオン電流量
でイオン注入工程を行う段階と、 第2に、前記工程が終了したウェーハにSIMS分析を
行って、表面での深さによる不純物の濃度変化を観察し
て、分析装備の一定検出水準に該当する試料の表面から
の透過深さを決定する段階と、 第3に、各フォトレジストの厚みと分析装備の一定検出
水準に該当する前記透過深さの関数関係を決定する段階
と、 第4に、前記関数関係を利用して、透過厚み零に該当す
るフォトレジストの厚みを決定する段階と、 を備えてなることを特徴とする半導体イオン注入工程の
マスキングフォトレジストの厚み決定方法。
1. A method of determining a thickness of a masking photoresist for an ion implantation step, comprising: first preparing a plurality of photoresist coated wafers having known coating thicknesses and different coating thicknesses; A step of performing an ion implantation step at a constant voltage and a constant ion current amount on each of the wafers; and, second, performing a SIMS analysis on the wafer after the above step to determine a change in impurity concentration due to a depth at the surface. Observing and determining the penetration depth from the surface of the sample corresponding to a certain detection level of the analysis equipment; and thirdly, the thickness of each photoresist and the transmission depth corresponding to the certain detection level of the analysis equipment. And a fourth step of determining a photoresist thickness corresponding to a transmission thickness of zero using the functional relationship. Thickness determining method of the masking photoresist conductor ion implantation process.
【請求項2】 前記イオン注入工程後、SIMS分析以
前に前記ウェーハからフォトレジストを除去する段階
が、更に備えられていることを特徴とする請求項1記載
の半導体イオン注入工程のマスキングフォトレジストの
厚み決定方法。
2. The method of claim 1, further comprising removing photoresist from the wafer after the ion implantation and before SIMS analysis. Thickness determination method.
【請求項3】 前記一定検出手段は、分析装備の最少有
効検出感度水準にすることを特徴とする請求項1記載の
半導体イオン注入工程のマスキングフォトレジストの厚
み決定方法。
3. The method according to claim 1, wherein said constant detection means sets a minimum effective detection sensitivity level of the analysis equipment.
【請求項4】 前記の関数関係は、所定の区間で1次関
数関係であることを特徴とする請求項1、2または3項
のいずれかに記載の半導体イオン注入工程のマスキング
フォトレジストの厚み決定方法。
4. The thickness of a masking photoresist in a semiconductor ion implantation process according to claim 1, wherein the functional relationship is a linear functional relationship in a predetermined section. Decision method.
JP9124100A 1996-08-16 1997-05-14 Method for determining thickness of masking photoresist in semiconductor-ion-implantation process Pending JPH1083970A (en)

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