KR100679811B1 - Photo mask for ion implant and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 (a)이온 주입 공정 이후 감광막을 제거한 웨이퍼에 잔존하는 감광막 잔류물, (b)라인 패턴 주위에 있는 감광막 잔류물을 나타내는 도면이다. FIG. 1 is a diagram showing a photoresist residue remaining on a wafer from which a photoresist is removed after (a) an ion implantation process, and (b) a photoresist residue around a line pattern.
도 2에서 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 이온 주입 공정용 사진 마스크 제조 방법을 공정 순서대로 도시한 단면도들이다.2 to 5 are cross-sectional views sequentially illustrating a method of manufacturing a photomask for an ion implantation process according to an embodiment of the present invention.
도 6은 (a)기존의 이온 주입 공정용 마스크를 사용하여 감광막을 형성한 웨이퍼와 (b)본 발명에 따른 이온 주입 공정용 마스크를 사용하여 감광막을 형성한 웨이퍼에 대해서 이온 주입 공정을 하고 감광막을 제거한 이후에 감광막 잔류물의 잔존 상태를 나타내는 도면이다.6 shows an ion implantation process for (a) a wafer on which a photoresist film is formed using an existing ion implantation process mask and (b) a wafer on which a photoresist film is formed using an ion implantation process mask according to the present invention. It is a figure which shows the residual state of the photosensitive film residue after removing.
<도면의 주요 부호에 대한 설명><Description of Major Symbols in Drawing>
10: 석영 기판 11: 웨이퍼10: quartz substrate 11: wafer
20: 박막 20a: 마스크 패턴20:
30: 감광막 30a: 감광막 패턴30:
31: 감광막의 잔류물 40: 마스크 패턴간 보호막31: Residue of photosensitive film 40: Protective film between mask patterns
본 발명은 반도체 소자의 제조 기술에 관한 것으로서, 좀 더 구체적으로는 이온 주입 사진 마스크를 개선함으로써, 감광막 제거 공정에서 잔류물 없이 감광막이 제거되도록 할 수 있는 이온 주입 사진 마스크에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
반도체 소자를 제조하기 위해서는 실리콘 기판 위에 불순물을 주입하여 전기적 특성을 주어야 한다. 이러한 불순물 주입 공정은 과거에는 열확산을 통하여 이루어 졌으나 소자의 집적도가 높아지면서 정밀한 불순물 주입을 위하여 이온을 직접 기판 위에 주입하는 이온 주입(Ion Implant) 공정이 도입되었다.In order to manufacture a semiconductor device, an impurity must be implanted on a silicon substrate to give electrical characteristics. In the past, the impurity implantation process was performed through thermal diffusion, but as the degree of integration of devices increases, an ion implantation process in which ions are directly implanted onto a substrate for precise impurity implantation has been introduced.
이러한 이온 주입 공정은 정밀한 불순물 주입이 가능하며 감광막 패턴 마스크를 이용하여 원하는 부분에 원하는 도펀트(Dopant)를 주입할 수 있게 되었다. 하지만, 도펀트를 주입할 때에 감광막 표면의 변형을 가져오게 되어, 이온 주입 공정을 하고 감광막 패턴을 제거하는 에싱(Ashing) 공정을 진행한 웨이퍼(도 1a의 11)에 감광막의 잔류물(Residue, 도 1a의 31, 도 1b의 31)이 발생하게 된다. Such an ion implantation process enables precise impurity implantation and injects a desired dopant into a desired portion using a photoresist pattern mask. However, when the dopant is implanted, the surface of the photoresist film is deformed, and thus the residue of the photoresist film on the wafer (11 in FIG. 1A) subjected to the ion implantation process and the ashing process of removing the photoresist pattern is shown. 31 of 1a and 31 of FIG. 1b occur.
특히, 이온 주입 공정에 사용하는 감광막 패턴의 밀도(density)와 감광막 패턴의 너비(Width)는 에싱 공정을 할 때에 감광막 제거 능력에 큰 영향을 주어 밀도가 높은 감광막 패턴의 경우에는 동일한 조건으로 에싱 공정을 진행하여도 밀도가 낮은 감광막 패턴에 비하여 감광막의 잔류물이 많이 남게 된다.In particular, the density of the photoresist pattern used in the ion implantation process and the width of the photoresist pattern have a great influence on the photoresist removal ability during the ashing process. Even if it proceeds, a lot of residue of the photoresist film | membrane remains compared with the low density photoresist pattern.
이러한 현상은 이온 주입 공정의 도즈(Dose) 량이 높을수록 심하게 나타나며, 감광막 패턴의 전체 표면 면적이 작을수록 커지게 된다. 발생된 감광막 잔류물은 후속으로 진행하는 세척 공정(Wet clean)에서도 제거하기 힘들며, 웨이퍼 표면 의 피트(Pit)로 나타나기도 한다. This phenomenon is more severe as the dose of the ion implantation process is higher, and becomes larger as the total surface area of the photoresist pattern is smaller. The resulting photoresist residue is difficult to remove in subsequent wet cleans, and sometimes appears as a pit on the wafer surface.
본 발명의 목적은 이온 주입 사진 마스크를 개선함으로써, 이온 주입 공정 이후에 감광막 제거 공정에서 감광막의 잔류물 발생이 저하되도록 할 수 있는 이온 주입용 사진 마스크 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an ion implantation photo mask and a method of manufacturing the same, which can reduce the generation of residues of the photoresist film in the photoresist removal process after the ion implantation process by improving the ion implantation photo mask.
본 발명에 따른 이온 주입 공정용 사진 마스크는 반도체 소자의 이온 주입 공정에서 불순물에 대한 마스크로 사용되는 포토레지스트 패턴을 형성하기 위한 이온 주입 공정용 사진 마스크로서, 투영 기판, 및 상기 투영 기판 위에 차단성 금속으로 형성된 마스크 패턴을 포함하고, 상기 마스크 패턴은 이온 주입이 필요한 영역뿐만 아니라 도핑이 필요하지 않은 필드 영역 및 더미 패턴 영역 중 적어도 어느 하나의 영역을 노출시키도록 형성한다. 여기서, 상기 사진 마스크는, 상기 마스크 패턴 위에 형성하고, 상기 마스크 패턴을 보호하고 노광 광원에 대하여 투명한 마스크 패턴 보호막을 더 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 마스크 패턴은 후속하는 이온 주입 공정에서 기 이온 주입된 영역과 중첩되어 이온 주입되는 영역을 노출시키도록 형성된 것이 바람직하다.The photomask for an ion implantation process according to the present invention is a photomask for an ion implantation process for forming a photoresist pattern used as a mask for impurities in an ion implantation process of a semiconductor device, the projection substrate, and the barrier property on the projection substrate And a mask pattern formed of a metal, wherein the mask pattern is formed to expose not only a region requiring ion implantation but also at least one of a region and a dummy pattern region that do not require doping. Here, it is preferable that the said photo mask is formed on the said mask pattern, and also includes the mask pattern protective film which protects the said mask pattern and is transparent with respect to an exposure light source. In addition, the mask pattern is preferably formed to expose the region to be ion implanted overlapping with the region previously implanted in the ion implantation process.
본 발명에 따른 이온 주입 공정용 사진 마스크의 형성 방법은 투영 기판 위에 차단성 금속 박막을 형성하는 단계와, 상기 차단성 금속 박막 위에 감광막을 도포하는 단계와, 상기 감광막 위에 이온 주입이 필요한 영역에 대한 패턴 데이터와 함께 필드 영역 및 더미 패턴 영역 중 적어도 어느 하나에 대한 패턴 데이터를 전사하는 단계와, 상기 전사된 감광막을 현상하여 감광막 패턴을 형성하는 단계와, 상기 감광막 패턴을 식각 방지막으로 상기 차단성 금속 박막을 식각함으로써 마스크 패턴을 형성하는 단계와, 상기 감광막 패턴을 제거하고 상기 투명 기판 및 상기 마스크 패턴을 세척하는 단계를 포함한다.The method of forming a photomask for an ion implantation process according to the present invention comprises the steps of forming a barrier metal thin film on a projection substrate, applying a photosensitive film on the barrier metal thin film, and for the region requiring ion implantation on the photosensitive film Transferring the pattern data of at least one of the field region and the dummy pattern region together with the pattern data, developing the transferred photosensitive film to form a photosensitive film pattern, and using the photosensitive film pattern as an etch stop layer to form the barrier metal Forming a mask pattern by etching the thin film, and removing the photoresist pattern and washing the transparent substrate and the mask pattern.
실시예Example
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 이온 주입 공정에 사용할 마스크를 제작하기 위하여 광학적으로 편평한 석영(Quartz) 또는 투영 기판(10) 위에 차단성 금속으로 크롬(chrome), 몰리브덴 실리콘 질화막(MoSiN) 등의 박막(20)을 형성한다. 박막(20)은 스퍼터(Sputter) 또는 화학기상증착(Chemiacl Vapo Deposition, CVD) 장비에서 형성한다. Referring to FIG. 2, in order to fabricate a mask for use in an ion implantation process, a
다음으로, 기판(10) 위에 감광액(resist, 30)를 분사한 후, 기판(10)을 높은 회전수로 회전시켜 감광액(30)를 균일한 얇은 막의 형태로 기판(10) 전체에 도포시킨다. 이때, 감광막(30) 두께의 균일도는 사진 마스크 CD(Critical Dimension) 균일도에 크게 영향을 미친다. Next, after the
다음으로, 전자 빔 또는 레이저를 사용하는 라이팅 장비에서 이온 주입 공정을 위한 패턴에 대한 컴퓨터 설계 데이터를 기판(10) 위의 감광막(30)에 전사한다. 이후, 전사된 감광막(30)는 현상을 통해, 도 3과 같이, 감광막 패턴(30a)으로 형상화된다. 여기서, 라이팅 장비에서 이온 주입 공정을 위한 패턴에 대한 데이터를 기판에 전사할 때에, 도핑(Doping)이 필요하지 않은 필드(Field)가 형성될 부분, 식각 또는 연마 공정을 용이하게 하기 위한 더미(Dummy) 패턴이 형성될 부분, 이온 주입 공정의 특성상 후속 이온 주입 단계에서 기 이온 주입된 영역과 중첩되어 이온 주입되는 부분이 오픈될 수 있도록 설계된 데이터를 이용한다.Next, the computer design data for the pattern for the ion implantation process is transferred to the
다음으로, 현상 후 생성된 감광막 패턴(30a)을 식각 방지막으로 하여 기판(10) 위에 박막(20)을 습식 또는 건식 식각하여 마스크 패턴(20a)을 형성한다. Next, the
다음으로, 도 4와 같이, 기판(10) 위에 감광막 패턴(30a)를 제거하고 기판(10)을 세척한다. 이후, 기판(10) 위에 흠을 찾고 이를 제거한다. 흠은 대부분의 사진 마스크 제작에서 발생하며, 흠을 모두 제거할 수 있을 경우에만 실제 사용 가능한 사진 마스크가 만들어진다. Next, as shown in FIG. 4, the
다음으로, 도 5를 참조하면, 기판(10) 위의 형성된 마스크 패턴(20)을 파티클(particle) 등으로부터 보호하기 위해 얇은 박막 형태의 마스크 패턴 보호막인 페리클(40)을 붙인다. 이후, 최종적으로 사진 마스크를 검사하고, 이온 주입 사진 마스크를 완성한다. 여기서, 이온 주입 마스크는 웰(Well), 문턱 전압(Vt), N+ 폴리(Poly), LDD(Lightly Doped Drain), 소스/드레인(source/drain) 확산 영역 등의 이온 주입 공정 마스크로 사용할 수 있다.Next, referring to FIG. 5, in order to protect the
이렇게 형성된 이온 주입 마스크를 이용하여 형성한 감광막 패턴은 웨이퍼 상에 도핑이 필요하지 않은 필드 전압 영역이 형성될 부분, 식각 또는 연마 공정을 용이하게 하기 위한 더미 패턴이 형성될 부분, 이온 주입 공정의 특성상 후속 이온 주입 단계에서 동일하게 중첩되어도 무관한 부분 등에 감광막이 없기 때문에 감광막의 오픈 면적이 넓다. 도 6을 참조하면, 이러한 감광막 패턴을 형성한 웨이퍼(도 6b의 11)는 감광막이 이온 주입 공정에 의하여 변형되어도 에싱 공정에서 반응성 가스와 감광막이 닿는 표면적이 넓기 때문에, 기존의 이온 주입 공정용 마스크를 사용한 웨이퍼(도 6a의 11)보다 감광막을 제거하였을 때 감광막의 잔류물(31) 발생이 감소한 것을 볼 수 있다. The photoresist pattern formed by using the ion implantation mask formed as above may be formed in a portion where a field voltage region that does not need doping is formed on the wafer, a portion in which a dummy pattern is formed to facilitate an etching or polishing process, or a characteristic of an ion implantation process. In the subsequent ion implantation step, since there is no photosensitive film in an irrelevant portion or the like, the open area of the photosensitive film is wide. Referring to FIG. 6, the wafer having the photosensitive film pattern (11 in FIG. 6B) has a large surface area where the reactive gas and the photosensitive film contact in the ashing process even when the photosensitive film is deformed by an ion implantation process, thus making a mask for a conventional ion implantation process. It can be seen that the
본 발명에 따라면 이온 주입 마스크의 오픈 영역을 증가함으로써, 감광막 패턴을 제거하는 에싱 공정에서 공정 추가나 변경 없이 효율적으로 감광막 잔류물을 제거할 수 있다.According to the present invention, by increasing the open area of the ion implantation mask, it is possible to efficiently remove the photoresist residue without adding or changing the process in the ashing process of removing the photoresist pattern.
발명의 바람직한 실시예에 대해 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것이 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.Although preferred embodiments of the invention have been disclosed, although specific terms have been used, these are merely used in a general sense to easily explain the technical content of the present invention and to help understand the present invention, and are not intended to limit the scope of the present invention. . It will be apparent to those skilled in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention can be carried out in addition to the embodiments disclosed herein.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20111220 Year of fee payment: 6 |
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| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |