KR100840505B1 - 시모스 이미지 센서의 제조방법 - Google Patents

시모스 이미지 센서의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 탑메탈 구조를 포함하는 시모스 이미지 센서의 컬러(Color) 전후 공정에서 탑메탈(Top metal)의 구조, TV 애셔 리무브 솔벤트(TV asher remove solvent)의 종류, 습식 세정(wet cleaning) 공정 시간의 최적화를 통하여 시모스 이미지 센서 패드의 오염을 방지하고 포토레지스트 레지듀를 감소시키기 위한 시모스 이미지 센서의 제조방법에 관한 것이다.
이를 실현하기 위한 본 발명의 탑메탈 구조를 포함하는 시모스 이미지 센서 패드의 오염을 방지하기 위한 시모스 이미지 센서의 제조방법은, 상기 탑메탈의 구조는 TiN으로 이루어지고, TV 애셔 리무브 솔벤트로는 C30T02 를 이용하고, 습식 세정 공정 시간은 120초 이상 180초 이하의 범위에서 선택함을 특징으로 한다.
또한 탑메탈 구조를 포함하는 시모스 이미지 센서의 포토레지스트 레지듀를 감소하기 위한 시모스 이미지 센서의 제조방법은, 상기 탑메탈의 구조는 TiN으로 이루어지고, 습식 세정 공정 시간은 60초 이상 180초 이하의 범위에서 선택함을 특징으로 한다.
본 발명을 통하여 시모스 이미지 센서 패드의 오염을 방지할 수 있다. 또한 포토레지스트 레지듀를 최소화 시킬 수 있다.
시모스 이미지 센서 패드 오염, 포토레지스트 레지듀, 탑메탈, TV 애셔 리무브 솔벤트, 습식 세정 공정 시간.

Description

시모스 이미지 센서의 제조방법{Manufacturing method of CMOS image sensor}
도 1은 본 발명의 실험을 위한 탑메탈 구조, 솔벤트, 추가 공정, 습식 세정 공정 시간의 변수를 나타내는 도면,
도 2는 시모스 이미지 센서 패드의 오염에 영향을 미치는 변수별 결과를 나타내는 도면,
도 3은 포토레지스트 레지듀에 영향을 미치는 변수별 결과를 나타내는 도면.
본 발명은 시모스 이미지 센서의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 탑메탈 구조를 포함하는 시모스 이미지 센서의 컬러(Color) 전 공정에서 탑메탈(Top metal)의 구조 및 시모스 이미지 센서의 컬러(Color) 후 공정(즉 칼라 재작업(color rework)) 공정에서 습식세정(wet cleaning)시 사용되는 솔벤트(solvent)의 종류와 습식 세정공정 시간의 최적화를 통하여 시모스 이미지 센서 패드의 오염을 방지하고 포토레지스트 레지듀를 감소시키기 위한 시모스 이미지 센서의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 이미지 센서는 화상 정보를 포함한 광학 정보를 전기적 신호로 변환하는 장치를 말한다. 이러한 이미지 센서 중에 시모스(CMOS; Complementary Metal Oxide Semiconductor) 이미지 센서는 시모스 기술을 이용하여 광학적인 이미지를 전기적인 신호로 변환시키는 반도체 소자로서, 각 화소(pixel)마다 필요한 갯수의 트랜지스터를 만들고 이것을 이용하여 차례로 신호를 검출하는 스위칭 방식을 채용하고 있다.
시모스 이미지 센서 제조의 일련의 공정 중 본 발명과 관련되는 공정의 진행을 열거하면, 탑메탈 설치하는 단계, 패드를 오픈하는 단계, 패드 식각 후 유기 오염물 등의 잔류물을 제거하기 위한 습식 세정단계는 다음의 3가지 단계로 진행한다. 제1애셔 공정, 애셔 리무브공정(솔벤트 클리닝공정), 그리고 제1 애셔 공정 이후의 선택 공정인 제2 애셔공정 또는 경화공정(Final Curing)으로 구성된다. 컬러 필터 어레이, 평탄화층 및 마이크로렌즈를 순차적으로 형성하는 컬러(Color)형성 단계를 진행하여 CMOS 이미지센서를 제조한다. 그러나 프로빙 테스트 결과 컬러필터 어레이 자체 형성공정 또는 후속 공정인 마이크로 렌즈 형성 공정시 손상을 입어 불량이 발생하면 이러한 불량을 보상하기 위하여 보편적으로 컬러 재작업(rework)공정이 실시된다. 컬러 재작업 공정은 다음과 같다. CMOS 이미지 센서의 불량이 발견될 경우 상기 컬러필터어레이(염색된 포토레지스터)를 제거하기 위하여 O2가스를 이용한 스트립공정을 실시한다(포토레지스트 애셔공정). 상기 포토레지스트 애셔 공정 이후 기판 및 오픈 된 패드상의 잔류물들을 제거하기 위하여 습식세정공정을 진행한다. 이 후 상기 컬러공정을 진행하여 CMOS 이미지센서를 제조한다.
따라서 컬러 재작업시 컬러필터어레이 물질인 포토레지스트를 O2가스를 이용한 스트립공정(포토레지스트 애셔공정)에서 제거한 후 습식 세정공정상에서, 탑메탈상태(금속패드종류인 TiN/Ti 과 TiN), 세정시 사용되는 솔벤트의 종류(N396과 C30T02) 및 세정 공정시간에 따라 상기 포토레지스트 레지듀 및 패드(Pad) 오염발생 여부가 달라진다. 그러나 종래에는 시모스 이미지 센서의 패드 오염과 포토레지스트 레지듀의 발생과 관련하여 탑메탈 구조 및 습식 세정공정의 공정 조건에 대한 고찰이 없었다.
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본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 칼라 재작업 공정에서 탑메탈 구조를 포함하는 시모스 이미지 센서의 패드 오염과 포토레지스트 레지듀의 발생에 영향을 미치는 요인을 실험을 통해 살펴 보고, 칼라 재작업 공정에서 탑메탈의 구조, 습식세정시 사용되는 솔벤트, 습식 세정 공정 시간을 달리하여 칼라 재작업 공정 에서 시모스 이미지 센서 패드의 오염을 방지하고 포토레지스트 레지듀를 감소시킬 수 있는 시모스 이미지 센서의 제조방법을 제공함을 목적으로 한다.
상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 탑메탈 구조를 포함하는 시모스 이미지 센서 패드의 오염을 방지하기 위한 시모스 이미지 센서의 제조방법은, 상기 탑메탈의 구조는 TiN으로 이루어지고, 습식세정에 사용되는 솔벤트로는 C30T02 를 이용하고, 상기 습식 세정 공정 시간은 120초 이상 180초 이하의 범위에서 선택함을 특징으로 한다.
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이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실험을 위한 탑메탈 구조, 솔벤트, 추가 공정, 습식 세정 공정 시간의 변수를 나타내는 도면이다.
컬러 재작업시 컬러필터어레이 물질인 포토레지스트를 O2가스를 이용한 스트립공정(포토레지스트 애셔공정)에서 제거한 후 습식 세정공정을 진행한다. 이 후 제1애셔 공정, 애셔 리무브공정(솔벤트 클리닝공정), 그리고 제1 애셔 공정 이후의 선택 공정인 제2 애셔공정 또는 경화공정(Final Curing)으로 구성된 상기 습식 세정단계에서 솔벤트로는 C30T02, N396 두종류를 대상으로 하고, 솔벤트 클리닝 공정 이후의 선택적으로 추가할 수 있는 공정인 경화공정(final cure)과 제 2애셔공정을 대상으로 하고, 습식 세정 공정 시간을 60, 120, 180, 300초로 변경하면서 각 변수별로(split) 실험을 하였다. 또한 탑메탈(Top metal)의 구조로는 티타늄/질화티타늄(Ti/TiN) 과 질화티타늄(TiN) 두종류를 대상으로 하여 실험하였다.
도 2는 시모스 이미지 센서 패드의 오염에 영향을 미치는 변수별 결과를 나타내는 도면이다.
도시된 바와 같이, 탑메탈의 구조로 TiN 구조가 이후 칼라 공정 이후 패드의 오염이 적게 나타난다. 이러한 이유는 탑메탈의 구조에 기인한 것으로 Ti/TiN 구조 사용시 패드 영역에 잔존하는 Ti 레지듀에 의해 패드 오염이 발생하는 것이다.
또한, 습식세정 공정에서의 솔벤트는 C30T02 를 사용한 경우 패드의 오염이 적게 나타난다.
포토레지스트 애셔 공정 이후의 습식 세정공정에서의 선택적으로 추가할 수 있는 공정인 제2 애셔공정과 경화공정(Final Curing)은 패드 오염에 있어서 영향을 주지 않는 결과를 나타낸다.
또한 습식 세정 공정 시간을 60, 120, 180, 300초로 변경하면서 실험한 결과, 도시된 바와 같이 60~120초, 180~300초 구간에서는 패드의 오염이 증가되지만, 120~180초 구간에서는 패드의 오염이 감소되는 결과를 나타낸다.
따라서 시모스 이미지 센서 패드의 오염을 최소화 하기 위한 조건은, 탑메탈의 구조는 질화티타늄(TiN)을 사용하고, 습식 세정공정에서의 솔벤트는 C30T02 를 사용하며, 습식 세정공정에서의 공정 시간은 120~180초 사이로 조절함이 바람직하다.
도 3은 포토레지스트 레지듀에 영향을 미치는 변수별 결과를 나타내는 도면이다.
컬러 공정 이후의 재작업 공정인 포토레지스트 애셔 공정 이후에 잔존하는 포토레지스트 레지듀의 관점에서의 결과를 나타낸다.
포토레지스트 레지듀를 감소시키는 조건으로는 탑메탈의 구조는 질화티타늄(TiN)을 사용하고, 습식 세정 공정 시간은 60~180초 사이로 조절한 경우 포토레지스트 레지듀의 양이 적게 된다.
상기 도 2와 도 3에서의 결과를 비교해 보면, 패드의 오염 정도와 포토레지 스트 레지듀의 양이 항상 일치하는 것은 아님을 알 수 있다. 이는 습식 세정 공정 시간에 따라 패드의 오염 정도가 달라지며, 습식 세정 공정 시간이 일정 시간 경과된 후에는 오히려 포토레지스트 레지듀의 양이 증가되기 때문이다.
따라서 시모스 이미지 센서 패드의 오염의 정도를 최소화 시키는 동시에 포토레지스트 레지듀의 양을 감소시키기 위해서는 상기한 두 조건을 모두 만족시켜야 한다.
따라서 탑메탈의 구조는 질화티타늄(TiN)을 사용하고, 습식 세정공정에서의 솔벤트는 C30T02 를 사용하며, 칼라 재작업공정 진행시 습식 세정공정에서의 공정 시간은 120~180초 사이로 조절하게 되면, 패드의 오염을 방지하는 동시에 포토레지스트 레지듀의 양도 함께 감소시킬 수 있다. 결국 CMOS 이미지 센서의 패드오염과 포토레지스트 레지듀 관점에서 보면 습식세정처리 시간 설정이 중요하다.
또한, 탑메탈의 구조 변경에 따른 패드 오염을 최소화하기 위해서는 시모스 이미지 센서의 패드 위에 보호막을 추가로 구비함이 바람직하다.
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본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정·변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.
본 발명을 통하여 시모스 이미지 센서 패드의 오염을 방지하여 패드 공정을 안정화할 수 있다.
또한 포토 레지스트 레지듀를 감소시킬 수 있으므로 불필요한 재작업을 방지함으로써 시모스 이미지 센서 제조공정시간을 단축시키고 생산성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

Claims (3)

  1. 탑메탈 설치하는 단계; 패드를 오픈하는 단계; 제1애셔 공정, 애셔 리무브공정(솔벤트 클리닝공정) 및 제1 애셔 공정 이후의 선택 공정인 제2 애셔공정 또는 경화공정(Final Curing)으로 구성된 습식세정단계 및 컬러 필터 어레이, 평탄화층 및 마이크로렌즈를 순차적으로 형성하는 컬러(Color)형성 단계로 이루어지는 CMOS 이미지센서의 제조방법에 있어서,
    테스트 후 CMOS 이미지 센서가 불량이 발생한 경우 상기 컬러 필터 어레이를 제거하는 포토레지스트 애셔 공정 이후 상기 습식 세정하는 단계에서 습식 세정의 솔벤트로는 C30T02 를 이용하고, 상기 습식 세정공정 시간은 120초 이상 180초 이하의 범위에서 선택하며, 상기 패드는 질화티타늄(TiN)인 것을 특징으로 하는 시모스 이미지 센서 패드의 오염을 방지하기 위한 시모스 이미지 센서의 제조방법.
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