KR100598283B1 - Method for ashing the semiconductor device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 소자의 애싱 방법에 관한 것으로, O2/N2를 이용하여 기판의 포토레지스트를 애싱하는 단계; 상기 포토레지스트를 O2/N2/CF4를 이용하여 애싱하는 단계; Ar을 이용하여 상기 O2, N2, 및 CF4 가스를 제거하는 단계; 상기 기판을 반송하는 단계 및 상기 포토레지스트를 O2/O3를 이용하여 애싱하는 단계로 이루어짐에 기술적 특징이 있고, 컬러 포토레지스트 제거를 위한 애싱 조건을 적용하여 블루, 그린 및 레드 포토레지스트를 제거함으로써 반도체 소자의 특성을 향상하는 효과가 있다.The present invention relates to an ashing method for a semiconductor device, comprising: ashing a photoresist of a substrate using O 2 / N 2 ; Ashing the photoresist using O 2 / N 2 / CF 4 ; Removing the O 2 , N 2 , and CF 4 gases using Ar; Conveying the substrate and ashing the photoresist using O 2 / O 3 , and have a technical feature, and remove the blue, green, and red photoresist by applying an ashing condition for color photoresist removal. Thereby, there exists an effect which improves the characteristic of a semiconductor element.
컬러 포토레지스트, 애싱Color photoresist, ashing
Description
도 1은 본 발명에 따른 컬러 포토레지스트의 구조를 나타낸 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing the structure of a color photoresist according to the present invention.
본 발명은 반도체 소자의 애싱 방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 컬러 포토레지스트를 제거하여 반도체 소자의 특성을 향상하는 반도체 소자의 애싱 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an ashing method of a semiconductor device, and more particularly, to an ashing method of a semiconductor device for improving the characteristics of the semiconductor device by removing the color photoresist.
근래에 정보 통신 분야의 급속한 발달과 컴퓨터와 같은 정보 매체가 널리 보급에 따라 반도체 장치도 비약적으로 발전하고 있다. 반도체 장치는 고속의 처리 속도와 대용량의 저장 능력을 가질 것이 요구된다. 이에 따라, 반도체 장치의 제조 기술은 집적도, 신뢰도 및 응답 속도 등을 향상시키는 방향으로 발전되고 있다.In recent years, with the rapid development of the information communication field and the widespread use of information media such as computers, semiconductor devices are also rapidly developing. The semiconductor device is required to have a high processing speed and a large storage capacity. Accordingly, the manufacturing technology of semiconductor devices has been developed to improve the degree of integration, reliability, response speed and the like.
일반적으로 반도체 장치는 반도체 장치로 제조하기 위한 반도체 기판에 대하여 증착, 사진, 식각, 이온 주입, 연마, 세정 등의 단위 공정들을 반복적으로 수행함으로서 제조된다. 상기 단위 공정들 중 상기 식각 공정은 습식 식각 및 건식 식 각에 의해 수행할 수 있는데, 최근의 0.15㎛ 이하의 디자인 룰(design rule)을 요구하는 미세 패턴(pattern)을 형성하기 위한 식각은 주로 건식 식각에 의해 수행되고 있다.Generally, a semiconductor device is manufactured by repeatedly performing unit processes such as deposition, photography, etching, ion implantation, polishing, and cleaning on a semiconductor substrate for manufacturing a semiconductor device. Among the unit processes, the etching process may be performed by wet etching and dry etching. An etching process for forming a fine pattern requiring a design rule of 0.15 μm or less is mainly dry. It is performed by etching.
상기 식각 및 이온 주입 공정은 상기 반도체 기판 상에 형성된 피가공막을 선택적으로 식각하기 위한 마스크(Mask)와 반도체 기판 상에 선택적으로 이온을 주입하기 위한 마스크가 필요하고, 상기 마스크는 반도체 기판 상에 포토레지스트 조성물을 도포하여 포토레지스트 막을 형성하는 공정과 상기 포토레지스트 막을 특정 패턴으로 형성하기 위한 노광 및 현상 공정을 통해 반도체 기판 상에 형성된다.The etching and ion implantation process requires a mask for selectively etching the processed film formed on the semiconductor substrate and a mask for selectively implanting ions on the semiconductor substrate, and the mask is formed on the semiconductor substrate. It is formed on a semiconductor substrate through a process of applying a resist composition to form a photoresist film and an exposure and development process for forming the photoresist film in a specific pattern.
상기 식각 및 이온 주입 공정이 종료된 후에는 상기 마스크로 사용된 포토레지스트 막을 제거하는 애싱(Ashing) 공정이 수행되야 한다. 상기와 같은 애싱 공정은 반도체 기판 상에 형성되는 다층막들의 가공과 더불어 수차례 반복되어 수행된다.After the etching and ion implantation processes are completed, an ashing process of removing the photoresist film used as the mask should be performed. The ashing process as described above is repeatedly performed several times with the processing of the multilayer films formed on the semiconductor substrate.
애싱 장치는 애싱 공정이 수행되는 공정 챔버의 상부에는 마이크로파(Microwave)에 의해 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생 챔버가 구비되고, 공정 챔버의 내부에는 반도체 기판이 놓여지는 플레이트가 구비된다. 상기 플레이트의 내부에는 히터가 구비되어 상기 플레이트를 가열하고, 상기 플레이트가 반도체 기판을 공정 온도로 가열한다.The ashing apparatus includes a plasma generation chamber that generates plasma by microwaves on an upper portion of the process chamber in which the ashing process is performed, and a plate on which a semiconductor substrate is placed is provided in the process chamber. A heater is provided inside the plate to heat the plate, and the plate heats the semiconductor substrate to a process temperature.
상기 애싱 장치의 공정은 반도체 기판이 플레이트에 안착되면, 플레이트에 내장된 히터에 의해 가열된 플레이트가 반도체 기판을 가열하고, 공정 챔버의 내부는 진공 상태로 형성된다. 이어서, 플라즈마 발생 챔버에서 형성된 플라즈마 상태 의 산소 래디칼이 공정 챔버로 공급된다. 상기 산소 래디칼과 포토레지스트 막이 반응하여 포토레지스트 막이 제거된다.In the ashing process, when the semiconductor substrate is seated on the plate, the plate heated by the heater embedded in the plate heats the semiconductor substrate, and the inside of the process chamber is formed in a vacuum state. Subsequently, oxygen radicals in a plasma state formed in the plasma generation chamber are supplied to the process chamber. The oxygen radicals and the photoresist film react to remove the photoresist film.
상기와 같은 종래기술은 유도결합 플라즈마(Inductively Coupled Plasma) 형태이거나 다이오드 형태 등의 플라즈마를 이용하여 건식으로 애싱하고, 제거(remove) 공정을 실시하여 컬러(Color) 포토레지스트를 제거하였으나, 완벽히 제거되지 않았다. 컬러 포토레지스트는 주로 이미지 센서(Image sensor)와 같은 빛을 이용한 소자에 사용된다. 상기 컬러 포토레지스트는 반도체 소자의 제조 공정중 제거할 필요가 있다. 그러나 컬러 포토레지스트에는 일반 포토레지스트와 달리 블루(Blue), 그린(Green), 레드(Red)의 색소가 첨가되어 제거하기가 쉽지 않아 소자의 특성을 저하시키는 문제점이 있었다. The prior art as described above is dry ashed using a plasma such as an inductively coupled plasma or a diode, and removes color photoresist by removing, but not completely removed. Did. Color photoresists are mainly used in devices using light such as image sensors. The color photoresist needs to be removed during the manufacturing process of the semiconductor device. However, unlike the general photoresist, the color photoresist has a problem in that it is difficult to remove the pigment due to the addition of blue, green, and red pigments, thereby degrading device characteristics.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 단점과 문제점을 해결하기 위한 것으로, 컬러 포토레지스트 제거를 위한 애싱 조건을 적용하여 컬러 포토레지스트를 제거하여 반도체 소자의 특성을 향상할 수 있는 반도체 소자의 애싱 방법을 제공함에 본 발명의 목적이 있다.
Accordingly, the present invention is to solve the above-mentioned disadvantages and problems of the prior art, by applying an ashing condition for removing the color photoresist to remove the color photoresist of the semiconductor device that can improve the characteristics of the semiconductor device It is an object of the present invention to provide an ashing method.
본 발명의 상기 목적은 O2/N2를 이용하여 기판의 포토레지스트를 애싱하는 단계; 상기 포토레지스트를 O2/N2/CF4를 이용하여 애싱하는 단계; Ar을 이용하여 상기 O2, N2, 및 CF4 가스를 제거하는 단계; 상기 기판을 반송하는 단계 및 상기 포토레지스트를 O2/O3를 이용하여 애싱하는 단계를 포함하여 이루어진 반도체 소자의 애싱 방법에 의해 달성된다.The object of the present invention is to ashing the photoresist of the substrate using O 2 / N 2 ; Ashing the photoresist using O 2 / N 2 / CF 4 ; Removing the O 2 , N 2 , and CF 4 gases using Ar; It is achieved by the ashing method of the semiconductor device comprising the step of conveying the substrate and the ashing the photoresist using O 2 / O 3 .
본 발명의 다른 목적은 O2/N2를 이용하여 기판의 포토레지스트를 애싱하는 단계; 상기 포토레지스트를 O2/N2/CF4를 이용하여 애싱하는 단계; Ar을 이용하여 상기 O2, N2, 및 CF4 가스를 제거하는 단계 및 상기 포토레지스트를 O 2/O3를 이용하여 애싱하는 단계를 포함하여 이루어진 반도체 소자의 애싱 방법에 의해 달성된다.Another object of the present invention is to ash the photoresist of the substrate using O 2 / N 2 ; Ashing the photoresist using O 2 / N 2 / CF 4 ; It is achieved by the ashing method of a semiconductor device comprising the step of removing the O 2 , N 2 , and CF 4 gas using Ar and the ashing of the photoresist using O 2 / O 3 .
본 발명의 상기 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하고 있는 도면을 참조한 이하 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다.Details of the above object and technical configuration of the present invention and the effects thereof according to the present invention will be more clearly understood by the following detailed description with reference to the drawings showing preferred embodiments of the present invention.
도 1은 본 발명에 따른 컬러 포토레지스트의 구조를 나타낸 단면도이다. 도 1과 같이, 보호막(Passivation)층(100) 상에 블루(110), 그린(120), 레드(130)의 포토레지스트가 순차적으로 적층되어 있다. 본 발명의 플라즈마 전원은 마이크로파를 이용하며 제거 공정은 종래기술을 사용해도 무방하다. 1 is a cross-sectional view showing the structure of a color photoresist according to the present invention. As shown in FIG. 1, photoresists of blue 110, green 120, and red 130 are sequentially stacked on the
다음은 본 발명에 따른 제1 실시예를 설명한다. 제1 실시예의 애싱 방법은 2단계로 진행하는데, 제1 단계의 포토레지스트를 표 1과 같은 조건으로 애싱한다.The following describes a first embodiment according to the present invention. The ashing method of the first embodiment proceeds in two steps, wherein the photoresist of the first step is ashed under the conditions shown in Table 1.
표 1에서 알 수 있듯이 제1 단계의 제1 공정은 15Torr의 압력, 2500W의 전력, 10000sccm의 O2 유량, 1000sccm의 N2 유량, 30초의 시간 및 200℃ 온도를 이용한다. As can be seen in Table 1, the first process of the first step uses a pressure of 15 Torr, a power of 2500 W, an O 2 flow rate of 10000 sccm, an N 2 flow rate of 1000 sccm, a time of 30 seconds and a temperature of 200 ° C.
제1 단계의 제2 공정은 15Torr의 압력, 2500W의 전력, 10000sccm의 O2 유량, 1000sccm의 N2 유량, 1000sccm의 CF4 유량, 60초의 시간 및 200℃ 온도를 이용하고, 제1 단계의 제3 공정은 15Torr의 압력, 0W의 전력, 1000sccm의 Ar(아르곤) 유량, 30초의 시간 및 0℃ 온도를 이용한다. 이때, Ar을 이용하여 O2/N2/CF4 가스를 제거한다. The second process of the first stage uses a pressure of 15 Torr, a power of 2500 W, an O 2 flow rate of 10000 sccm, an N 2 flow rate of 1000 sccm, a CF 4 flow rate of 1000 sccm, a time of 60 seconds and a temperature of 200 ° C. The 3 process utilizes a pressure of 15 Torr, a power of 0 W, a flow rate of Ar (argon) of 1000 sccm, a time of 30 seconds and a temperature of 0 ° C. At this time, O 2 / N 2 / CF 4 gas is removed using Ar.
상기 제1 단계가 완료되면 일단 기판은 챔버 밖으로 반송한다. 이는 마지막 블루 포토레지스트(110)가 열에 의해 손상을 받아 간혹 필링(Peeling) 현상을 유발하기 때문이다. 만약 기판의 반송을 배제한다면 상기 제3 공정의 시간을 길게 적용하여 다음 공정을 연속적으로 낮은 온도 조건에서 적용하면 가능하다.Once the first step is complete, the substrate is transported out of the chamber. This is because the last
제2 단계의 포토레지스트를 표 2와 같은 조건으로 애싱한다. 상기 애싱은 O2와 O3를 이용한다.The photoresist of the second step is ashed under the conditions shown in Table 2. The ashing uses O 2 and O 3 .
표 2에서 알 수 있듯이 제2 단계의 제1 공정은 1Torr의 압력, 1700W의 전력, 2000sccm의 O2 유량, 15초의 시간 및 250℃ 온도를 이용하고, 제2 단계의 제2 공정은 1Torr의 압력, 1700W의 전력, 2000sccm의 O2 유량, 30초의 시간 및 250℃ 온도를 이용한다.As can be seen from Table 2, the first process in the second stage uses a pressure of 1 Torr, a power of 1700 W, an O 2 flow rate of 2000 sccm, a time of 15 seconds and a temperature of 250 ° C., and the second process of the second stage uses a pressure of 1 Torr. , 1700 W power, 2000 sccm O 2 flow rate, 30 seconds time and 250 ° C. temperature.
제2 단계의 제3 공정은 1Torr의 압력, 1700W의 전력, 2000sccm의 O2 유량, 30초의 시간 및 250℃ 온도를 이용하고, 제2 단계의 제4 공정은 2Torr의 압력, 0W의 전력, 2000sccm의 O3 유량, 20초의 시간 및 250℃ 온도를 이용한다.The third process of the second stage uses a pressure of 1 Torr, a power of 1700 W, an O 2 flow rate of 2000 sccm, a time of 30 seconds and a temperature of 250 ° C., and the fourth process of the second stage uses a pressure of 2 Torr, a power of 0 W, 2000 sccm O 3 flow rate, 20 seconds time and 250 ℃ temperature is used.
제2 단계의 제5 공정은 2Torr의 압력, 2000W의 전력, 2000sccm의 O3 유량, 30초의 시간 및 250℃ 온도를 이용하고, 제2 단계의 제6 공정은 0.5Torr의 압력, 2500W의 전력, 2000sccm의 O3 유량, 30초의 시간 및 250℃ 온도를 이용한다.The fifth process of the second stage uses a pressure of 2 Torr, a power of 2000 W, an O 3 flow rate of 2000 sccm, a time of 30 seconds and a temperature of 250 ° C., and the sixth process of the second stage uses a pressure of 0.5 Torr, a power of 2500 W, An O 3 flow rate of 2000 sccm, a time of 30 seconds, and a 250 ° C. temperature are used.
상기와 같은 제1 실시예의 제2 단계에서 제1 공정~제3 공정의 압력은 동일하게 사용하고, 제1 공정은 제2 공정의 애싱율(Ashing Rate)보다 낮게 즉 O2를 적게 사용하며, 제3 공정의 O2도 동일한 방법으로 적게 사용한다.In the second step of the first embodiment as described above, the pressures of the first to third processes are used the same, and the first process uses less than the ashing rate of the second process, that is, uses less O 2 . Less O 2 of the third step is used in the same manner.
또한, 전력도 변화가 있으면 않되고, 시간 설정에서 제1 공정은 10초~20초, 제2 공정은 EPD(End Point Detect) 그래프가 떨어지는 시점으로 사용하고, 제3 공정은 상기 제2 공정 시간과 동일하게 설정하여 사용한다.In addition, there should be no change in power, and in the time setting, the first process is used for 10 seconds to 20 seconds, and the second process is used when the EPD (End Point Detect) graph falls. Use the same setting.
제4 공정과 제5 공정은 높은 압력 O3를 사용하되, 제4 공정은 반드시 전원을 끄고 진행한다. 제6 공정은 낮은 압력을 사용하고, 포토레지스트의 최종 잔류물을 사용하며 높은 전력을 사용한다. 본 발명에서 중요한 것은 O2 플라즈마를 사용한 후, O3 플라즈마를 최종적으로 사용한다.The fourth process and the fifth process use high pressure O 3 , but the fourth process must be turned off. The sixth process uses low pressure, uses the final residue of the photoresist and uses high power. What is important in the present invention is the use of O 2 plasma, followed by the final use of O 3 plasma.
다음은 본 발명에 따른 제2 실시예를 설명한다. 제2 실시예의 애싱 방법은 상기 제1 실시예의 2단계를 1단계로 축소하여 진행하는데, 제2 실시예의 포토레지스트를 표 3과 같은 조건으로 애싱한다.The following describes a second embodiment according to the present invention. In the ashing method of the second embodiment, the second step of the first embodiment is reduced to one step, and the photoresist of the second embodiment is ashed under the conditions shown in Table 3.
표 3에서 알 수 있듯이 제2 실시예의 제1 공정은 15Torr의 압력, 2500W의 전력, 10000sccm의 O2 유량, 1000sccm의 N2 유량, 30초의 시간 및 200℃ 온도를 이용 하고, 제2 공정은 15Torr의 압력, 2500W의 전력, 10000sccm의 O2 유량, 1000sccm의 N2 유량, 1000sccm의 CF4 유량, 60초의 시간 및 150℃ 온도를 이용한다.As shown in Table 3, the first process of the second embodiment uses a pressure of 15 Torr, a power of 2500 W, an O 2 flow rate of 10000 sccm, an N 2 flow rate of 1000 sccm, a time of 30 seconds, and a temperature of 200 ° C., and the second process is 15 Torr. Pressure, 2500W power, 10000sccm O 2 flow rate, 1000sccm N 2 flow rate, 1000sccm CF 4 flow rate, 60 seconds time and 150 ° C temperature.
제3 공정은 15Torr의 압력, 0W의 전력, 1000sccm의 Ar 유량, 30초의 시간 및 120℃ 온도를 이용한다. 이때, Ar을 이용하여 O2/N2/CF4 가스를 제거한다. The third process uses a pressure of 15 Torr, a power of 0 W, an Ar flow rate of 1000 sccm, a time of 30 seconds and a temperature of 120 ° C. At this time, O 2 / N 2 / CF 4 gas is removed using Ar.
제4 공정은 1Torr의 압력, 1700W의 전력, 2000sccm의 O2 유량, 15초의 시간 및 250℃ 온도를 이용하고, 제5 공정은 1Torr의 압력, 1700W의 전력, 2000sccm의 O2 유량, 30초의 시간 및 250℃ 온도를 이용한다.The fourth process uses a pressure of 1 Torr, a power of 1700 W, an O 2 flow rate of 2000 sccm, a time of 15 seconds and a temperature of 250 ° C., and the fifth process uses a pressure of 1 Torr, a power of 1700 W, an O 2 flow rate of 2000 sccm, a time of 30 seconds. And 250 ° C. temperature.
제6 공정은 1Torr의 압력, 1700W의 전력, 2000sccm의 O2 유량, 30초의 시간 및 250℃ 온도를 이용하고, 제7 공정은 2Torr의 압력, 0W의 전력, 2000sccm의 O3 유량, 20초의 시간 및 250℃ 온도를 이용한다.The sixth step is a step of 1Torr pressure, power of 1700W, by using the O 2 flow rate, at 30 seconds and 250 ℃ of 2000sccm, and the seventh step is a step of 2Torr pressure of 0W Power, of 2000sccm O 3 flow rate, 20 seconds And 250 ° C. temperature.
제8 공정은 2Torr의 압력, 2000W의 전력, 2000sccm의 O3 유량, 30초의 시간 및 250℃ 온도를 이용하고, 제9 공정은 0.5Torr의 압력, 2500W의 전력, 2000sccm의 O3 유량, 30초의 시간 및 250℃ 온도를 이용한다.The eighth process uses a pressure of 2 Torr, a power of 2000 W, an O 3 flow rate of 2000 sccm, a time of 30 seconds and a temperature of 250 ° C., and the ninth process uses a pressure of 0.5 Torr, a power of 2500 W, an O 3 flow rate of 2000 sccm, of 30 seconds. Time and a temperature of 250 ° C. are used.
상기와 같은 제2 실시예는 바로 애싱하여 반송 도중에 떨어지는 파티클(Particle)과 시간의 손실을 방지할 수 있다.The second embodiment as described above can be immediately ashed to prevent the loss of particles and time falling during conveyance.
따라서, 블루 포토레지스트(110) 애싱은 O2/N2를 이용하되 110℃~130℃의 낮은 온도에서 이용하고, 그린 포토레지스트(반드시 F 사용)(120)는 O2/N2/CF4
를 이용 하며, 레드 포토레지스트(130)는 O2/N2를 이용한다.Accordingly, the ashing of the
압력은 15Torr~20Torr 범위, 전력은 1500W 이상, O2는 10000sccm 이상을 사용하되, N2와 CF4의 양은 O2 양의 10%~20%를 사용한다.The pressure ranges from 15 Torr to 20 Torr, the power is more than 1500W, the O 2 is more than 10000sccm, and the amount of N 2 and CF 4 is from 10% to 20% of the amount of O 2 .
그린 포토레지스트(120)와 레드 포토레지스트(130)는 200℃ 이하의 온도를 사용한다. The
상기 제1 실시예의 제1 단계에서 Ar 공정의 온도는 0℃를 사용하고, 제2 실시예의 제4 공정~제6 공정에서는 O2만 가지고 사용을 하며, 제7 공정~제9 공정에서는 O3를 가지고 사용한다. 또한, 상기 제2 실시예의 공정 온도는 순차적으로 다운시키다가 증가시키고, Ar 공정 시간은 15초~60초를 사용하나 나머지 공정은 타겟(Target)에 따라 변동된다.In the first step of the first embodiment, the temperature of the Ar process uses 0 ° C., and uses only O 2 in the fourth to sixth processes of the second embodiment, and O 3 in the seventh to ninth processes. Use with In addition, the process temperature of the second embodiment is sequentially down and increased, and the Ar process time is used for 15 seconds to 60 seconds, but the rest of the process varies depending on the target.
본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.Although the present invention has been shown and described with reference to the preferred embodiments as described above, it is not limited to the above embodiments and those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention. Various changes and modifications will be possible.
따라서, 본 발명의 반도체 소자의 애싱 방법은 컬러 포토레지스트 제거를 위한 애싱 조건을 적용하여 블루, 그린 및 레드 포토레지스트를 제거함으로써 반도체 소자의 특성을 향상하는 효과가 있다.Therefore, the ashing method of the semiconductor device of the present invention has the effect of improving the characteristics of the semiconductor device by removing the blue, green and red photoresist by applying the ashing conditions for removing the color photoresist.
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KR1020040115632A KR100598283B1 (en) | 2004-12-29 | 2004-12-29 | Method for ashing the semiconductor device |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
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- 2004-12-29 KR KR1020040115632A patent/KR100598283B1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR100850143B1 (en) * | 2006-12-28 | 2008-08-04 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | Method for manufacturing image sensor |
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