KR19990061995A - 반도체장치의 포토레지스트 처리방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 웨이퍼에 불순물을 주입하는 방법에 관한 것으로서, 특히, 포토레지스트가 증착된 웨이퍼를 핫플레이트에 안치하고 웨이퍼 상에 광선이 조사되는 발광체를 위치시키는 단계와; 상기 단계 후에 핫플레이트에 온도를 변화시켜 웨이퍼의 저면에 열을 가하고, 동시에 발광체에서 광선을 조사하여 웨이퍼의 상부면에 열을 서서히 가하여 포토레지스트를 전부 탄화층으로 변환시키는 단계와; 상기 단계 후에 탄화층으로 변환된 포토레지스트에 불순물을 주입하는 이온주입공정을 진행하고, 그 후 스트립공정에서 포토레지스트를 산화시켜 제거하는 단계로 이루어진 반도체장치의 포토레지스트 처리방법인 바, 포토레지스트에 이온이 주입되어 터지게 되는 팝핑현상을 방지하므로 스트립공정의 세정주기를 늘릴 수 있어 안정된 공정을 진행 할 수 있을 뿐만아니라 포토레지스트의 두께를 줄일 수 있게 되어 포토레지스트의 사용량을 줄이고 스트립공정시간을 감소시키므로 반도체장치의 수율을 증대하고 생산비를 저감하는 매우 유용하고 효과적인 발명이다.

Description

반도체장치의 포토레지스트 처리방법

본 발명은 반도체장치의 포토레지스트에 관한 것으로, 특히, 유브이램프와 같은 발광체를 이용하여 웨이퍼의 상부면과 하부면에 동시에 열을 가하여 웨이퍼에 증착된 포토레지스트를 경화시키므로 이온을 주입할 때 포토레스터에 이온이 주입되어 터지게되는 팝핑현상을 방지하도록 하는 반도체장치의 포토레지스트 처리방법에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체장치의 종류에는 여러 가지가 있으며, 이 반도체장치 내에 형성되는 트랜지스터 및 커패시터등을 구성시키는 방법에는 다양한 제조기술이 사용되고 있으며, 최근에는 실리콘기판 상에 산화막을 입혀 전계효과를 내도록 하는 모스형 전계효과 트랜지스터(MOSFET; metal oxide semiconductor field effect transistor)를 점차적으로 많이 사용하고 있는 실정에 있다.

상기한 트랜지스터를 만들기 위하여서는 유리천이나 종이 기재, 에폭시수지 적층판등에 동박을 입히고, 동박의 불필요한 부분을 에칭하여 전자회로를 만들기 의한 실리콘웨이퍼(Slicon wafer)가 사용되고 있으며, 이 실리콘웨이퍼는 원형의 웨이퍼를 다이아몬드커터 혹은 레이저로 절단하여 사각형상의 칩의 형태로 만들어 사용하게 된다.

이와 같이, 웨이퍼의 상부면에는 포토레지스트(Photo registor)인 감광막을 증착하여 이 포토레지스트가 증착되지 않은부분에 선택적으로 불순물을 주입하는 공정이 다수공정 존재하고 있으며, 이러한 불순물을 선택적으로 주입하는 이온주입공정에는 트랜지스터에서 전류가 흐르는 부분인 소오스/드레인 영역에 이온을 주입하는 공정, 게이트전극에 도핑을 수행하는 공정등이 있다.

도 1은 일반적으로 웨이퍼의 적소에 포토레지터를 증착하고 이온이 주입된 상태를 개략적으로 보이고 있는 도면으로서, 여기에서는 소오스/드레인에 이온을 주입하는 상태를 예를 들어 설명하도록 한다, 우선, 웨이퍼(6)의 소오스/드레인에 불순물을 주입하는 이온공정을 수행 할 때 이온의 주입을 차단하는 부분에 포토레스터(1)를 증착하고, 이 포토레지스트(1)가 형성된 부분의 주위에 이온을 주입하고자 하는 부분에 이온을 주입하게 된다,

이때, 5×E15 ion/㎠ 이상의 높은 도스량으로 이온을 주입하게 되면, 포토레지스트(1)의 상부면에 포토레지스트(1)가 미세하게 변이된 상,하부 변이층(2)(4)이 형성되어지고, 이 상,하부변이층(2)(4)상에는 이온이 주입되어 있는 상태에 있는 이온주입층(3)이 존재하고 있게 된다.

그리고, 상기 상부변이층(4)의 가장 위측면에는 이온주입시에 탄소가 경화되는 탄화층(Carbonized layer)(5)이 형성되어지게 되며, 이 탄화층(5)은 이온주입시에 포토레지스트의 성분중에 충돌로 인하여 수증기 및 용매(Solvent)등이 외부로 방출되어 탄소만으로 치밀하게 형성되는 층으로 1500∼3000Å정도의 두께로 형성되어지게 된다.

한편, 불순물 주입공정을 마치게 되면, 120℃이상의 온도에서 산소 플라즈마를 이용하여 포토레지스트를 산화시키는 스트립(Strip)공정으로 포토레지스트를 제거하게 된다.

그런데, 상기한 바와 같이, 포토레지스트를 형성하고 이온을 주입하는 이온주입공정을 마친 후에 포토레지스트를 제거하기 위하여 스트립공정을 진행하는 경우에 포토레지스트의 상부면에 형성되어 있는 탄화층은 보통의 포토레지스트보다 훨씬 산화되기 어려우며, 100℃이상의 온도에서 수분과 용매의 방출을 차단하는 역할을 하게 되어 탄화층이 부풀어 올라 터지게 되는 팝핑(Popping)현상이 발생하게 되고, 그로 인하여 팝핑이 발생된 부분의 포토레지스트 성분은 변화하게 된다.

따라서, 변화된 포토레지스트는 주입된 이온의 함유물로 재구성되어 하부층의 물질과 반응하거나 점착되어 스트립공정에 의하여도 잔류물이 제거되지 않거나 심한 경우에는 웨이퍼의 실리콘을 함몰시키는 경우가 발생되어 반도체장치의 성능저하시키거나 수율을 현저하게 저하시키는 문제점을 지니고 있었다.

본 발명은 이러한 점을 감안하여 안출한 것으로서, 웨이퍼의 상부면에 포토레지스트를 증착하여 이온을 주입하는 공정을 진행하기 전에 포토레지스트를 증착한 웨이퍼를 핫플레이트상에 안치하고, 상부에는 유브이램프와 같은 발광체를 이용하여 웨이퍼의 상부면과 하부면에 동시에 열을 가하여 웨이퍼에 증착된 포토레지스트를 경화시키므로 이온을 주입할 때 포토레스터에 이온이 주입되어 터지게되는 팝핑현상을 방지하는 것이 목적이다.

도 1은 일반적으로 포토레지터를 웨이퍼의 적소에 증착하고 이온을 주입한 상태를 개략적으로 보이고 있는 도면.

도 2는 본 발명의 일실시예에서 포토레지스트를 발광체로 처리하는 상태를 보이고 있는 도면.

도 3(a)(b)(c)는 웨이퍼 상의 포토레지스트가 점차적으로 탄화층으로 변화하는 상태를 도시한 도면.

도 4은 본 발명의 일실시예에서 포토레지스트 처리방법에서 공정진행시간과 핫플레이트 및 발광체의 온도와의 관계를 보인 도면.

도 5는 본 발명의 일실시예에서 포토레지스트 처리방법에서 공정진행시간과 핫플레이트 및 발광체의 온도와의 관계를 보인 도면.

-도면의 주요부분에 대한 부호의 설명-

1 : 포토레지스트 2, 4 : 변이층

3 : 이온주입층 5 : 탄화층

10 : 핫플레이트 20 : 웨이퍼

30 : 반사체 40 : 발광체

이러한 목적은 포토레지스트가 증착된 웨이퍼를 핫플레이트에 안치하고 웨이퍼 상에 광선이 조사되는 발광체를 위치시키는 단계와; 상기 단계 후에 핫플레이트에 온도를 변화시켜 웨이퍼의 저면에 열을 가하고, 동시에 발광체에서 광선을 조사하여 웨이퍼의 상부면에 열을 서서히 가하여 포토레지스트를 전부 탄화층으로 변환시키는 단계와; 상기 단계 후에 탄화층으로 변환된 포토레지스트에 불순물을 주입하는 이온주입공정을 진행하고, 그 후 포토레지스트를 산화시켜 제거하는 단계로 이루어진 반도체장치의 포토레지스트 처리방법을 제공함으로써 달성된다.

그리고, 상기 발광체는 자외선이 조사되는 유브이램프(UV Lamp)로서, 이 발광체의 외주면에는 조사된 광선을 웨이퍼의 상부면으로 모아주는 반사체가 설치되고, 발광체는 50 ∼ 500Watt의 전력이 공급되어진다.

또한, 상기 발광체는 펄스폭 변조방식(Pulse Width Modulation)을 이용하여 온도 증가를 조절하고, 상기 핫플레이트의 온도 증가를 발광체에 의한 온도증가와 동일하게 유지하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 핫플레이트의 시작온도는 80 ∼ 120℃의 온도 범위를 유지하고, 종료온도는 180 ∼ 250℃의 온도범위를 유지하도록 한다,

또한, 상기 발광체의 파장은 250 ∼ 350nm이고, 상기 포토레지스트를 탄화층(Carbonized layer)으로 변환시킬 때 1 ∼ 1000mTorr의 진공압력을 가하는 것이 바람직하다.

이하, 첨부도면에 의거하여 본 발명에 따른 일실시예의 포토레지스트 처리방법에 대하여 상세하게 설명하도록 한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 포토레지스트(25)가 증착된 웨이퍼(20)를 핫플레이트(10)에 안치하고, 이 웨이퍼(20) 상에 광선이 조사되는 발광체(40)를 위치시키도록 하고, 이 발광체(40)는 자외선이 조사되는 유브이램프를 사용하고, 이 발광체(40)의 외주면에는 조사된 자외선을 웨이퍼(20)의 상부면으로 모아주는 반사체(30)가 라운딩형상으로 설치되어진다.

이때, 상기 발광체(40)는 50 ∼ 500Watt의 전력이 공급되어져서 광선을 형성하게 되고, 이 발광체(40)는 도 5에 도시된 바와 같이, 공정의 진행 시간에 따라 전원을 온/오프시키는 간격을 조절하는 펄스폭 변조방식으로 전력을 공급하여 웨이퍼(20)에 온도를 서서히 증가시키도록 한다.

그리고, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 핫플레이트(10)의 온도 증가를 발광체(40)에 의한 온도증가와 동일하게 유지하도록 하고, 공정진행시간에 따라 온도가 서서히 비례방식으로 증가하다가 일정온도 이상되었을 때 공정이 진행되어도 온도가 더 이상 상승하지 않고 일정하게 유지되다가 그 후 포토레지스트(25)의 탄화층이 완전하게 형성된 후에는 온도가 초기의 상태로 복귀되어지게 된다.

이때, 상기 핫플레이트(10)의 시작온도는 80 ∼ 120℃의 온도 범위를 유지하고, 종료온도는 180 ∼ 250℃의 온도범위를 유지하며, 상기 발광체(40)의 파장은 250 ∼ 350nm대역의 파장을 사용하여 포토레지스트(25)를 탄화층으로 변환시킬 때 웨이퍼(20)에 1 ∼ 1000mTorr의 진공압력을 가하도록 한다.

그리고, 도3(a)(b)(c)는 상기 핫플레이트(10)에 온도를 변화시켜 웨이퍼(20)의 저면에 열을 가함과 동시에 유브이램프에서 광선을 조사하여 웨이퍼(20)의 상부면에 열을 서서히 가하여 포토레지스트(25)를 전부 탄화층으로 변환시키는 상태를 보이고 있는 도면으로서, 도3(a)는 선택적 불순물 이온주입공정이 진행되는 부분에 포토레지스트(25)를 증착하는 상태를 보이고 있고, 도3(b)는 핫플레이트(10) 및 발광체(40)의 빛 조사에 의하여 웨이퍼(20)의 포토레지스트(25)가 서서히 상부와 하부에서 수분 및 용매를 증발시켜 탄화되어지고 있는 상태를 보이고 있으며, 도 3(C)는 공졍이 완전하게 진행되어 포토레지스트(25)가 모두 탄화되는 상태를 보이고 있다.

한편, 상기 단계 후에 탄화층으로 변환된 포토레지스트(25)에 불순물을 주입하는 이온주입공정을 진행하고, 그 후 스트립공정에서 포토레지스트(25)를 산화시켜 제거하게 되면, 포토레지스트(25)가 모두 탄화층으로 변환되어 있는 관계로 쉽게 포토레지스트(25)가 산화 되므로 웨이퍼(20)에 잔류물질을 남기지 않고 완전하게 제거되어지게 된다.

따라서, 상기한 바와 같이 본 발명에 따른 포토레지스트 처리방법을 이용하게 되면, 웨이퍼의 상부면에 포토레지스트를 증착하여 이온을 주입하는 공정을 진행하기 전에 포토레지스트를 증착한 웨이퍼를 핫플레이트상에 안치하고, 상부에는 유브이램프와 같은 발광체를 이용하여 웨이퍼의 상부면과 하부면에 동시에 열을 가하여 웨이퍼에 증착된 포토레지스트를 경화시키므로 이온을 주입할 때 포토레스터에 이온이 주입된 부분에 열을 가할 때 터지게 되는 팝핑현상을 방지하므로 스트립공정의 세정주기를 늘릴 수 있어 안정된 공정을 진행 할 수 있을 뿐만아니라 포토레지스트의 전부분이 탄화층으로 경화되고 포토레지스트의 두께를 줄일 수 있게 되어 포토레지스트의 사용량을 줄이고 스트립공정시간을 감소시키므로 반도체장치의 수율을 증대하고 생산비를 저감하도록 하는 매우 유용하고 효과적인 발명이다.

Claims (6)

1. 포토레지스트가 증착된 웨이퍼를 핫플레이트에 안치하고 웨이퍼 상에 광선이 조사되는 발광체를 위치시키는 단계와;

   상기 단계 후에 핫플레이트에 온도를 변화시켜 웨이퍼의 저면에 열을 가함과 동시에 발광체에서 광선을 조사하여 웨이퍼의 상부면에 열을 가하여 포토레지스트를 전부 탄화층으로 변환시키는 단계와;

   상기 단계 후에 탄화층으로 변환된 포토레지스트에 불순물을 주입하는 이온주입공정을 진행하고, 그 후 스트립공정에서 포토레지스트를 산화시켜 제거하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체장치의 포토레지스트 처리방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 발광체는 자외선이 조사되는 유브이램프이고, 이 발광체의 파장은 250 ∼ 350nm인 것을 특징으로 하는 반도체장치의 포토레지스트 처리방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 발광체는 펄스폭 변조방식을 이용하여 온도 증가를 조절하는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 포토레지스트 처리방법.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 핫플레이트의 온도 증가를 발광체에 의한 온도증가와 동일하게 유지하는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 포토레지스트 처리방법.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 핫플레이트의 시작온도는 80 ∼ 120℃의 온도 범위를 유지하고, 종료온도는 180 ∼ 250℃의 온도범위를 유지하는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 포토레지스트 처리방법.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 포토레지스트를 탄화층으로 변환시킬 때 웨이퍼에 1∼ 1000mTorr의 진공압력을 가하는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 포토레지스트 처리방법.