(57)【要約】【課題】フォトレジストストリッパー組成物及びこれを用いた半導体素子の製造方法を提供する。【解決手段】フォトレジストストリッパー組成物はアセトンとイソプロピルアルコールとの混合溶液からなる。アセトン対イソプロピルアルコールとの体積比は約５０：５０〜約９５：５からなる。この方法は半導体基板上に被エッチング層を形成することを含む。被エッチング層上にフォトレジスト膜を形成する。フォトレジスト膜をパターニングしてフォトレジストパターンを形成する。フォトレジストパターンをエッチングマスクとして用いて前記被エッチング層をエッチングする。半導体基板をアセトンとイソプロピルアルコールとの混合溶液からなるフォトレジストストリッパー組成物槽に浸してフォトレジストパターンを除去する。半導体基板をイソプロピルアルコール槽に移動させて洗浄する。半導体基板を脱イオン水槽に移動させて洗浄する。半導体基板を乾燥する。【選択図】図７
2006209121.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アセトンとイソプロピルアルコールとの混合溶液からなることを特徴とするフォトレジストストリッパー組成物。
【請求項２】
前記アセトン対イソプロピルアルコールの体積比が約５０：５０〜約９５：５で構成されたことを特徴とする請求項１記載のフォトレジストストリッパー組成物。
【請求項３】
半導体基板上に被エッチング層を形成する段階と、
前記被エッチング層上にフォトレジスト膜を形成する段階と、
前記フォトレジスト膜をパターニングしてフォトレジストパターンを形成する段階と、
前記フォトレジストパターンをエッチングマスクとして用いて前記被エッチング層をエッチングする段階と、
前記半導体基板をアセトンとイソプロピルアルコールとの混合溶液からなるフォトレジストストリッパー組成物槽に浸して前記フォトレジストパターンを除去する段階と、
前記半導体基板をイソプロピルアルコール槽に移動させて洗浄する段階と、
前記半導体基板を脱イオン水槽に移動させて洗浄する段階と、
前記半導体基板を乾燥させる段階と、
を含むことを特徴とする半導体素子の製造方法。
【請求項４】
前記フォトレジストストリッパー組成物は、前記アセトン対前記イソプロピルアルコールの体積比を約５０：５０〜約９５：５で混合して形成することを特徴とする請求項３記載の半導体素子の製造方法。
【請求項５】
前記フォトレジストストリッパー組成物を製造する方法は、
槽にアセトンを一定量入れて、
前記アセトンが入っている槽にイソプロピルアルコールを注いで必要とする量の溶液を満たして、
前記槽内部の溶液を循環させることを特徴とする請求項３記載の半導体素子の製造方法。
【請求項６】
前記フォトレジストストリッパー組成物の温度は、約摂氏５℃〜約摂氏２０℃に維持することを特徴とする請求項３記載の半導体素子の製造方法。
【請求項７】
前記半導体基板を前記フォトレジストストリッパー組成物槽で約３０秒〜約１０分間反応させることを特徴とする請求項３記載の半導体素子の製造方法。
【請求項８】
前記半導体基板をイソプロピルアルコール槽に移動させて洗浄する際、前記洗浄時間は約３０秒〜約５分間実施することを特徴とする請求項３記載の半導体素子の製造方法。
【請求項９】
パッドフォトレジストパターンを有するイメージセンサが具備された半導体基板を準備する段階と、
前記半導体基板をアセトンとイソプロピルアルコールとの混合溶液からなるフォトレジストストリッパー組成物槽に浸して前記パッドフォトレジストパターンを除去する段階と、
前記半導体基板をイソプロピルアルコール槽に移動させて洗浄する段階と、
前記半導体基板を脱イオン水槽に移動させて洗浄する段階と、
前記半導体基板を乾燥させる段階と、
を含むことを特徴とする半導体素子の製造方法。
【請求項１０】
前記フォトレジストストリッパー組成物は、前記アセトン対前記イソプロピルアルコールの体積比を約５０：５０〜約９５：５で混合して形成することを特徴とする請求項９記載の半導体素子の製造方法。
【請求項１１】
前記フォトレジストストリッパー組成物を製造する方法は、
槽にアセトンを一定量入れて、
前記アセトンが入っている槽にイソプロピルアルコールを注いで必要とする量の溶液を満たして、
前記槽内部の溶液を循環させることを特徴とする請求項９記載の半導体素子の製造方法。
【請求項１２】
前記フォトレジストストリッパー組成物の温度は、約摂氏５℃〜約摂氏２０℃に維持することを特徴とする請求項９記載の半導体素子の製造方法。
【請求項１３】
前記半導体基板を前記フォトレジストストリッパー組成物槽で約３０秒〜約１０分間反応させることを特徴とする請求項９記載の半導体素子の製造方法。
【請求項１４】
前記半導体基板をイソプロピルアルコール槽に移動させて洗浄する際、前記洗浄時間は約３０秒〜約５分間実施することを特徴とする請求項９記載の半導体素子の製造方法。
【請求項１５】
前記パッドフォトレジストパターンを有するイメージセンサが具備された半導体基板を形成することは、
画素アレイ領域及びパッド領域を有する半導体基板を準備する段階と、
前記画素アレイ領域内の前記半導体基板に複数の画素を形成する段階と、
前記複数の画素を有する半導体基板上に層間絶縁膜を形成し、前記層間絶縁膜は平らな上部面を有するように形成する段階と、
前記層間絶縁膜上に導電膜を形成する段階と、
前記導電膜をパターニングして前記パッド領域内にパッドを形成する段階と、
前記パッドを有する半導体基板に下部平坦層を形成する段階と、
前記画素アレイ領域の前記下部平坦層上にカラーフィルタを形成する段階と、
前記カラーフィルタを有する半導体基板上に上部平坦層を形成する段階と、
前記画素アレイ領域の前記上部平坦層上にマイクロレンズを形成する段階と、
前記マイクロレンズを有する半導体基板上の前記パッド領域上部に開口部を有するパッドフォトレジストパターンを形成する段階と、
前記パッドフォトレジストパターンをエッチングマスクとして用いて前記上部平坦層及び下部平坦層をエッチングして前記パッドを露出させる段階と、
を含むことを特徴とする請求項９記載の半導体素子の製造方法。
【請求項１６】
前記カラーフィルタは、前記画素の上部にそれぞれ形成することを特徴とする請求項１５記載の半導体素子の製造方法。
【請求項１７】
前記マイクロレンズは、前記カラーフィルタの上部にそれぞれ形成することを特徴とする請求項１５記載の半導体素子の製造方法。
【請求項１８】
前記下部平坦層は、樹脂層で形成することを特徴とする請求項１５記載の半導体素子の製造方法。
【請求項１９】
前記上部平坦層は、樹脂層で形成することを特徴とする請求項１５記載の半導体素子の製造方法。
【請求項２０】
前記マイクロレンズは、樹脂層で形成することを特徴とする請求項１５記載の半導体素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォトレジストストリッパー組成物に関し、特に、前記フォトレジストストリッパー組成物を用いた半導体素子の製造方法（Ｐｈｏｔｏｒｅｓｉｓｔ  ｓｔｒｉｐｐｉｎｇ  ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｍｅｔｈｏｄｓ  ｏｆ  ｆａｂｒｉｃａｔｉｎｇ  ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  ｄｅｖｉｃｅ  ｕｓｉｎｇ  ｔｈｅ  ｓａｍｅ）に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路の微細回路の製造工程は、基板上に形成された銅、銅合金膜らの導電性金属膜またはシリコン酸化膜、シリコン窒化膜の絶縁膜にフォトレジストを均一に塗布し、これを選択的に露光、現像処理してフォトレジストパターンを形成した後、前記フォトレジストパターンをマスクとして用いて前記導電性金属膜や絶縁膜を湿式または乾式でエッチングして微細回路パターンをフォトレジスト下部層に転写した後に、必要でないフォトレジスト層をストリッパー（剥離液）で除去する工程から実行される。
【０００３】
半導体素子製造用のフォトレジストを除去するためにストリッパーが備えるべき基本特性は次のようである。
まず、低温で短時間内にフォトレジストを剥離できることと、洗浄（ｒｉｎｓｅ）後の基板上にフォトレジストの残留物を残さない優秀な剥離能力を持たなければならない。また、フォトレジスト下部層の金属膜や絶縁膜を損傷しない低腐食性を有しなければならない。また、ストリッパーをなす溶剤間に常温反応が起きるとストリッパーの保存安全性が問題とされ、ストリッパー製造の際の混合手順によって異なる物性を示すことがあるので、混合溶剤間の無反応性及び高温安全性がなければならない。また、作業者の安全や廃棄処理の際の環境問題を考慮して毒性が少ない低毒性でなければならない。また、高温工程でフォトレジスト剥離が進行する場合に揮発性が高くなると構成の成分比が早期に変わることとなり、ストリッパーの工程の安全性と作業再現性が低下するので、低揮発性でなければならない。また一定ストリッパー量で処理できる基板の数が多くなければならないし、ストリッパーを構成する成分の需給が容易で低価であり、廃ストリッパーの再処理によってリサイクルが可能である経済性がなければならない。
【０００４】
このような条件を満たすために多様なフォトレジスト用ストリッパー組成物が開発されていて、詳しい例を次に述べる。
初期に開発されたフォトレジストストリッパー組成物の例としては、特許文献１はアルキルアリルスルホン酸と炭素数６〜９個の親水性芳香族スルホン酸と沸点が１５０℃以上の非ハロゲン化芳香族炭化水素で構成されたストリッパー組成物が開示されているが、前記の組成物は銅、銅合金などの導電性金属膜に対する腐食がひどくて強い毒性及び環境汚染の問題などによって使用が困難である。
【０００５】
このような問題点を解決するため、水溶性アルカノールアミンを必修成分としてあらゆる有機溶剤を混合させて製造したストリッパー組成物が提案されていて、その例を挙げると次のようである。特許文献２は、モノエタノールアミン（ＭＥＡ）、２−（２−アミノエトキシ）−１−エタノール（ＡＥＥ）などの有機アミン化合物；及びジメチルフォルムアミド（ＤＭＦ）、ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）、Ｎ−メチルピロールリディノン（ＮＭＰ）、ジメチルスルフォキシド（ＤＭＳＯ）、カルビトールアセテート、プロピレングリコールモノメチルエテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）などの極性溶剤からなる２成分系ストリッパー組成物を開示している。特許文献３は、有機アミン化合物；及びＮ−メチルアセトアミド、ジメチルフォルムアミド（ＤＭＦ）、ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）、Ｎ−メチル−Ｎ−エチルプロピオンアミド、ジエチルアセトアミド（ＤＥＡｃ）、ジプロピルアセトアミド（ＤＰＡｃ）、Ｎ、Ｎ−ジメチルプロピオンアミド、Ｎ、Ｎ−ジメチルブチルアミドなどのアミド溶剤からなる２成分系ストリッパー組成物を開示している。しかしながら、このようなフォトレジストストリッパー組成物は銅及び銅合金膜に対する腐食防止力が弱く、ストリップ工程中に深刻な腐食が起きて、後工程であるゲート絶縁膜を蒸着する際に不良となる。
【０００６】
前記のような多様なストリッパー組成物は、構成成分間の含量比によってフォトレジスト剥離性、金属腐食性、剥離後の洗浄工程の多様性、作業再現性、保存安全性、及び経済性の面から大きな差があり、多様な工程条件に対して最適な性能を維持できる経済的なストリッパー組成物の開発がさらに要求されている。
【０００７】
特に、フォトレジスト下部膜がストリッパー溶液によって損傷され易い物質の場合はストリッパー選択がさらに重要である。この場合、ストリッパーを選択する際に最も重要なことは前記下部膜に損傷を与えずに前記フォトレジスト膜を残留物が残らないように選択的に除去できる溶液でなければならない。従来は下部膜に損傷を与えずに前記フォトレジストパターンを除去することができるストリッパー溶液としてアセトンを用いていた。
【０００８】
図１は、従来技術によるアセトンストリッパーを用いてフォトレジスト膜を除去する工程を示す概路図である。
図１を参照すると、下部膜エッチングが終了したフォトレジストパターンを有するウエハＳ１をアセトン（Ａｃｅｔｏｎｅ）溶液が入った槽Ｐ１に約１分間入れておく。このとき、前記アセトン溶液は循環させて、その温度は約１０℃を維持する。
【０００９】
続いて、前記フォトレジストパターンが剥離されたウエハＳを、ロボットアームを用いてイソプロピルアルコール（Ｉｓｏｐｒｏｐｙｌ  ａｌｃｏｈｏｌ；ＩＰＡ）槽Ｐ２に移動させる。続いて、前記イソプロピルアルコール槽Ｐ２にで約１分間洗浄する。前記フォトレジストパターンが剥離されたウエハＳを、前記イソプロピルアルコール槽Ｐ２を通さずに、直ちに水槽に移動させて洗浄する場合、前記アセトンストリッパー溶液と水の異物との溶解度の差によって残留ストリッパー溶液に含まれていた物質が基板上に析出することができる。よって、前記イソプロピルアルコール槽Ｐ２は、このような問題点を解決するために有機溶媒を用いた中間洗浄段階するための槽である。
【００１０】
前記イソプロピルアルコール槽Ｐ２で洗浄されたウエハＳを急速ドレインリンス（ｑｕｉｃｋ  ｄｒａｉｎ  ｒｉｎｓｅ；ＱＤＲ）槽Ｐ３に移動させて脱イオン水（ＤＩ  ｗａｔｅｒ）を用いて洗浄する。続いて、ファイナルリンス（ｆｉｎａｌ  ｒｉｎｓｅ；Ｆ／Ｒ）槽Ｐ４に移動させて脱イオン水（ＤＩ  ｗａｔｅｒ）を用いて最終的に洗浄する。前記洗浄が終了したウエハＳをリンスドライヤー（ｒｉｎｓｅ  ｄｒｙｅｒ；Ｒ／Ｄ）槽Ｐ５に移動させて乾燥させる。
【００１１】
前述に説明したように、従来技術によるアセトンストリッパーを用いてフォトレジスト膜を除去する工程は、アセトン槽Ｐ１でフォトレジストパターンを剥離させた後にウエハＳをロボットアームでイソプロピルアルコール（Ｉｓｏｐｒｏｐｙｌ  ａｌｃｏｈｏｌ；ＩＰＡ）槽Ｐ２に移動させるとき、前記アセトンの揮発性のために前記ウエハＳ表面にパーティクル吸着が発生し斑点不良（ｂｌａｃｋ ｄｅｆｅｃｔ）が生じるという問題点がある。
【００１２】
図２Ａないし図２Ｄは、従来技術によるアセトンストリッパーを用いる場合、パーティクル吸着による斑点不良が発生する過程を示すウエハ断面図である。
図３は、図２Ｄの斑点不良が生じたウエハの正面図及び斑点不良領域の拡大写真である。
【００１３】
図１及び図２Ａを参照すると、下部膜エッチングが終了したフォトレジストパターン８を有するウエハＳ１をアセトン（Ａｃｅｔｏｎｅ）槽Ｐ１に入れる。
図１及び図２Ｂを参照すると、前記アセトン槽Ｐ１から前記フォトレジストパターン８が剥離されたウエハＳをロボットアームで持ち上げる。このとき、重力によって前記ウエハＳ表面にあったアセトン溶液３００が前記ウエハＳの下部に流れることになる。前記アセトン溶液３００は前記フォトレジストパターン８が剥離されたパーティクルＰＡを含んでいる。
【００１４】
図１及び図２Ｃを参照すると、前記ウエハＳの上部領域は、重力によって前記アセトン溶液３００が下に流れ落ち、前記アセトン溶液３００は比較的薄い膜を形成することになり、また薄い膜を形成したアセトン溶液３００は容易に揮発されてパーティクルＰＡ１が前記ウエハＳ表面に吸着するようになる。このように吸着した前記パーティクルＰＡ１はその後の洗浄工程でも除去することができず、そのまま残るため斑点不良（ｂｌａｃｋ  ｄｅｆｅｃｔ）を生じさせる。
【００１５】
図１、図２Ｄ及び図３を参照すると、図２Ｄは前記ウエハＳをイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）槽Ｐ２で洗浄し、続いて、図１で説明したように急速ドレインリンス（ｑｕｉｃｋ  ｄｒａｉｎ  ｒｉｎｓｅ；ＱＤＲ）槽Ｐ３、ファイナルリンス（ｆｉｎａｌ  ｒｉｎｓｅ；Ｆ／Ｒ）槽Ｐ４、及びリンスドライヤー（ｒｉｎｓｅ  ｄｒｙｅｒ；Ｒ／Ｄ）槽Ｐ５で順に移動させて洗浄及び乾燥させた後のウエハＳを示す。図２Ｃで説明したように前記ウエハＳの上部領域に吸着された前記パーティクルＰＡ１は洗浄中にも除去せずにそのまま残ることになる。よって、図３に示すように前記ウエハを垂直で持ち上げるとき、ウエハの上部領域に斑点不良領域ＰＡ０が形成することになる。“Ｒ１”領域を拡大して調べると、前記パーティクルＰＡ１による斑点不良染みＰＡ２が形成されていることが分かる。
【００１６】
したがって、フォトレジスト膜を除去するときに下部膜に損傷を与えずに残留物を残さないように選択的に除去できる溶液でありながら、洗浄段階に移動する間に溶液の揮発によるパーティクル不良を防止することができるフォトレジストストリッパーに関する研究が要求されている。
【特許文献１】米国特許第４、２５６、２９４号明細書
【特許文献２】米国特許第４、６１７、２５１号明細書
【特許文献３】米国特許第４、７７０、７１３号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明が解決しようとする技術的課題は、フォトレジスト膜を除去するときに下部膜に損傷を与えずに残留物が残らないように選択的に除去することができる溶液でありながら洗浄段階に移動する間に溶液の揮発によるパーティクル不良を防止することができるフォトレジストストリッパー組成物及びこれを用いた半導体素子の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の一様態によると、フォトレジストストリッパー組成物が提供できる。前記フォトレジストストリッパー組成物はアセトンとイソプロピルアルコールとの混合溶液からなる。
【００１９】
本発明の他の様態によると、半導体素子の製造方法が提供できる。この方法は半導体基板上に被エッチング層を形成することを含む。前記被エッチング層上にフォトレジスト膜を形成する。前記フォトレジスト膜をパターニングしてフォトレジストパターンを形成する。前記フォトレジストパターンをエッチングマスクとして用いて前記被エッチング層をエッチングする。前記半導体基板をアセトンとイソプロピルアルコールとの混合溶液からなるフォトレジストストリッパー組成物槽に入れて前記フォトレジストパターンを除去する。前記半導体基板をイソプロピルアルコール槽に移動させて洗浄する。前記半導体基板を脱イオン水槽に移動させて洗浄する。前記半導体基板を乾燥させる。
【００２０】
本発明のまた他の様態によると、半導体素子の製造方法が提供できる。この方法はパッドフォトレジストパターンを有するイメージセンサが具備された半導体基板を準備する。前記半導体基板をアセトンとイソプロピルアルコールとの混合溶液からなるフォトレジストストリッパー組成物槽に入れて前記パッドフォトレジストパターンを除去する。前記半導体基板をイソプロピルアルコール槽に移動させて洗浄する。前記半導体基板を脱イオン水槽に移動させて洗浄する。前記半導体基板を乾燥させる。
【００２１】
本発明のいくつかの実施形態において、前記フォトレジストストリッパー組成物は前記アセトン対イソプロピルアルコールの体積比を約５０：５０〜約９５：５で混合して形成することができる。
【００２２】
他の実施形態において、前記フォトレジストストリッパー組成物を製造する方法は、槽にアセトンを一定量入れて、前記アセトンが入った槽にイソプロピルアルコールを注いで必要とする量の溶液を注入することが好ましい。続いて、前記槽内部の溶液を循環（ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）させる。
【００２３】
また他の実施形態において、前記フォトレジストストリッパー組成物の温度は、約摂氏５℃〜約摂氏２０℃に維持することが好ましい。
また他の実施形態において、前記半導体基板を前記フォトレジストストリッパー組成物槽で約３０秒〜約１０分間反応させることができる。
【００２４】
また他の実施形態において、前記半導体基板をイソプロピルアルコール槽に移動させて洗浄する場合、前記洗浄時間は約３０秒〜約５分間実施させることが好ましい。
また他の実施形態において、前記パッドフォトレジストパターンを有するイメージセンサが具備された半導体基板を形成することは、画素アレイ領域及びパッド領域を有する半導体基板を準備することができる。続いて、前記画素アレイ領域内の前記半導体基板に複数の画素を形成することができる。前記複数の画素を有する半導体基板上に層間絶縁膜を形成し、前記層間絶縁膜は平らな上部面を有するように形成することができる。前記層間絶縁膜上に導電膜を形成し、前記導電膜をパターニングして前記パッド領域内にパッドを形成することができる。前記パッドを有する半導体基板に下部平坦層を形成することができる。前記画素アレイ領域の前記下部平坦層上にカラーフィルタを形成することができる。前記カラーフィルタを有する半導体基板上に上部平坦層を形成することができる。前記画素アレイ領域の前記上部平坦層上にマイクロレンズを形成することができる。前記マイクロレンズを有する半導体基板上に前記パッド領域上部に開口部を有するパッドフォトレジストパターンを形成することができる。前記パッドフォトレジストパターンをエッチングマスクとして用いて前記上部平坦層及び下部平坦層をエッチングして前記パッドを露出することができる。前記カラーフィルタは前記画素の上部にそれぞれ形成されることが好ましい。前記マイクロレンズは前記カラーフィルタの上部にそれぞれ形成することができる。前記下部平坦層は樹脂層（ｒｅｓｉｎ  ｌａｙｅｒ）で形成することができる。前記上部平坦層は樹脂層（ｒｅｓｉｎ  ｌａｙｅｒ）で形成することができる。前記マイクロレンズは樹脂層（ｒｅｓｉｎ  ｌａｙｅｒ）で形成することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の実施形態によると、アセトンとイソプロピルアルコールとの混合溶液からなるフォトレジストストリッパー組成物を提供して、また前記フォトレジストストリッパー組成物を用いてフォトレジスト膜を除去することによって下部膜に損傷を与えずに残留物が残らないように選択的に除去することができる。また、前記フォトレジストストリッパー組成物槽から洗浄するための槽に移動する間に前記イソプロピルアルコールが液膜を形成して前記アセトン溶液の揮発速度を遅らせる。その結果、パーティクル吸着を防止して斑点不良を最小化することができる。よって、本発明の実施形態による半導体素子の製造方法及びフォトレジストストリッパー組成物によって半導体素子の製造収率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、添付した図面を参照しながら本発明の好ましい実施形態を詳しく説明する。しかしながら、本発明は、ここで説明する実施形態に限られず、他の形態で具体化されることもある。むしろ、ここで紹介される実施形態は開示された発明が完成されていることを示すと共に、当業者に本発明の思想を十分に伝達するために提供するものである。図面において、層及び領域の厚みは明確性をあたえるために誇張されたものである。明細書全体にかけて同一の参照番号は、同一の構成要素を示す。
【００２７】
図４は、本発明の実施形態によるフォトレジストストリッパー組成物を製造する方法を説明するための槽概路図である。
図４を参照すると、メイン槽Ｂ１にアセトン溶液を一定体積で満たす。続いて、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）溶液を必要とする体積比にして混合溶液を製造する。前記アセトン対イソプロピルアルコールの体積比が約５０：５０〜約９５：５になるように混合することが好ましい。前記混合溶液は前記メイン槽Ｂ１を溢れさせて補助槽Ｂ２に流れるようにする。続いて、ポンプ（Ｐｕｍｐ）を作動させて前記補助槽Ｂ２にある前記混合溶液を再びメイン槽Ｂ１に注入して循環（ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）させながら混合する。またウエハ上のフォトレジスト膜を除去するときも持続的に循環させて除去速度を上昇させることができる。
【００２８】
以下では、アセトンとイソプロピルアルコールとの混合溶液からなるフォトレジストストリッパー組成物を用いたフォトレジスト除去工程を有する半導体素子の製造方法を説明する。
図５は、本発明の他の実施形態によるイメージセンサの概略的なブロックダイヤグラムである。
【００２９】
図５を参照すると、本発明によるイメージセンサはメイン画素アレイ領域Ａ１を含む。前記メイン画素アレイ領域Ａ１は、行（ｒｏｗｓ）及び列（ｃｏｌｕｍｎｓ）を沿って２次元的に配列された複数のメイン画素を具備する。前記メイン画素アレイ領域Ａ１は光遮断領域Ｂで取り囲まれることができる。前記光遮断領域Ｂは複数の基準画素で構成することができる。前記メイン画素アレイ領域Ａ１と前記光遮断領域Ｂとの間にダミー画素アレイ領域Ａ２が介在することができる。前記メイン画素アレイ領域Ａ１、ダミー画素アレイ領域Ａ２、及び光遮断領域Ｂは画素アレイ領域Ａを構成する。
【００３０】
前記画素アレイ領域Ａは周辺回路領域Ｃによって取り囲まれることができる。前記周辺回路領域Ｃは行ドライバ（ｒｏｗ  ｄｒｉｖｅｒ）、列ドライバ（ｃｏｌｕｍｎ  ｄｒｉｖｅｒ）、及びロジッグ／アナログ回路を含むことができる。前記行ドライバは前記メイン画素アレイ領域Ａ１の両側に配置することができる。前記行ドライバは前記メイン画素の制御ラインに適した電気的な信号を印加して好ましいメイン画素を選択的に駆動させる。さらに前記イメージセンサの周辺にパッド領域Ｄを配置することができる。
【００３１】
図６Ａないし図６Ｅは，図５に示したイメージセンサの製造方法を説明するために図５のＩ−Ｉ’線における断面図である。図面において、参照符号“Ａ”、“Ｃ”及び“Ｄ”はそれぞれの画素アレイ領域、周辺回路領域、及びパッド領域を示して、参照符号“Ａ１”、“Ａ２”、及び“Ｂ”はそれぞれの前記画素アレイ領域Ａを構成するメイン画素アレイ領域、ダミー画素アレイ領域、及び光遮断領域を示す。
【００３２】
図６Ａを参照すると、集積回路基板５１の所定領域に素子分離膜５３を形成して前記画素アレイ領域Ａ内に複数の画素活性領域を限定する。前記画素アレイ領域Ａがメイン画素アレイ領域Ａ１、ダミー画素アレイ領域Ａ２、及び光遮断領域Ｂを有する場合、前記メイン画素アレイ領域Ａ１、ダミー画素アレイ領域Ａ２、及び光遮断領域Ｂ内にそれぞれメイン画素活性領域５３ａ、ダミー画素活性領域５３ｃ、及び基準画素活性領域５３ｂが限定されることができる。前記メイン画素活性領域５３ａ、基準画素活性領域５３ｂ、及びダミー画素活性領域５３ｃにそれぞれメイン画素、基準画素及びダミー画素を形成する。
【００３３】
詳しくは、前記メイン画素のそれぞれはメインフォトダイオード６０ａ及びフローティング拡散領域６１とともに前記メインフォトダイオード６０ａと前記フローティング拡散領域６１との間のチャンネル領域上部に配置された転送ゲート電極５７を具備するように形成する。同様に、前記基準画素のそれぞれは基準フォトダイオード６０ｂ及びフローティング拡散領域６１とともに前記基準フォトダイオード６０ｂと前記フローティング拡散領域６１との間のチャンネル領域上部に配置された転送ゲート電極５７を具備するように形成する。また、前記ダミー画素のそれぞれはダミーフォトダイオード６０ｃ及びフローティング拡散領域６１とともに前記ダミーフォトダイオード６０ｃと前記フローティング拡散領域６１との間のチャンネル領域上部に配置された転送ゲート電極５７を具備するように形成する。前記フォトダイオード６０ａ、６０ｂ、６０ｃのそれぞれは深い不純物領域５５及び前記深い不純物領域５５によって取り囲まれた浅い不純物領域５９を有するように形成する。
【００３４】
前記画素を有する基板上に第１層間絶縁膜６３を形成し、前記第１層間絶縁膜６３上に第１下部配線６５ａ及び第２下部配線６５ｂを形成する。前記第１下部配線６５ａ及び前記第２下部配線６５ｂはそれぞれ前記画素アレイ領域Ａ及び周辺回路領域Ｃ内に形成される。前記第１下部配線６５ａのそれぞれは前記各画素のフローティング拡散領域６１及びドライブゲート電極（図示せず）を互いに電気的に接続させる局所配線とすることができる。
【００３５】
図６Ｂを参照すると、前記第１及び第２下部配線６５ａ、６５ｂを有する基板上に第２層間絶縁膜６７を形成し、前記第２層間絶縁膜６７上に第１上部配線６９ａ及び第２上部配線６９ｂを形成する。前記第１上部配線６９ａ及び第２上部配線６９ｂはそれぞれ前記画素アレイ領域Ａ及び周辺回路領域Ｃ内に形成する。前記第１上部配線６９ａは画素の制御ラインに該当する。前記第１下部配線６５ａ及び前記第１上部配線６９ａは前記画素、特に前記メインフォトダイオード６０ａと重畳しないように形成される。これは、前記メインフォトダイオード６０ａの受光面積を極大化させるためである。
【００３６】
前記第１及び第２上部配線６９ａ、６９ｂを有する基板上に第３層間絶縁膜７１を形成する。前記第１ないし第３層間絶縁膜６３、６７、７１は層間絶縁膜７２を構成する。前記層間絶縁膜７２は、平らな上部面を有するように形成することが好ましい。すなわち、前記第１ないし第３層間絶縁膜６３、６７、７１のうち、少なくとも前記第３層間絶縁膜は平坦化された上部面を有するように形成することが好ましい。
【００３７】
前記層間絶縁膜７２上に導電膜を形成する。前記導電膜はアルミニウム膜のような金属膜で形成することができる。前記導電膜をパターニングして前記周辺回路領域Ｃ及び前記パッド領域Ｄ内にそれぞれ電力供給線（ｐｏｗｅｒ  ｓｕｐｐｌｙ  ｌｉｎｅｓ）７３ｂ及びパッド７３ｃを形成する。前記電力供給線７３ｂは電源ライン（ｐｏｗｅｒ  ｓｏｕｒｃｅ  ｌｉｎｅｓ）及び／または接地ライン（ｇｒｏｕｎｄ  ｌｉｎｅｓ）とすることができる。前記電力供給線７３ｂ及びパッド７３ｃを形成する間に前記光遮断領域Ｂを覆う光遮断膜７３ａが形成されることができる。
【００３８】
図６Ｃを参照すると、前記光遮断膜７３ａを有する基板上に下部平坦層７９を形成する。前記下部平坦層７９はポリイミド膜のような樹脂層（ｒｅｓｉｎ  ｌａｙｅｒ）で形成することができる。前記下部平坦層７９上に通常の方法を用いて複数の画素カラーフィルタを形成する。前記画素カラーフィルタは２次元的に配列された赤色フィルタ８１Ｒ、緑色フィルタ８１Ｇ、及び青色フィルタ８１Ｂを含むことができる。前記画素カラーフィルタはそれぞれ少なくとも前記メイン画素の上部に形成することができる。例えば、前記画素カラーフィルタはそれぞれ前記メイン画素及び前記基準画素の上部に形成することができる。さらに、前記画素カラーフィルタを形成する間に、前記周辺回路領域Ｃを覆う周辺カラーフィルタ８１Ｂ’が形成できる。
【００３９】
前記周辺カラーフィルタ８１Ｂ’は前記青色フィルタ８１Ｂと同一物質膜で形成することができる。すなわち、前記周辺カラーフィルタ８１Ｂ’は前記青色カラーフィルタ８１Ｂと同時に形成することができる。前記青色フィルタ８１Ｂは前記赤色フィルタ８１Ｒ及び緑色フィルタ８１Ｇと比べて低い光透過率を有する。すなわち、前記青色フィルタ８１Ｂは前記赤色フィルタ８１Ｒ及び緑色フィルタ８１Ｇと比べて高い光吸収率を有する。よって、前記周辺回路領域Ｃ内に前記周辺カラーフィルタ８１Ｂ’が形成される場合、前記周辺回路領域Ｃ内の集積回路が外部の光によって誤動作することを防止することができる。
【００４０】
前記カラーフィルタ８１Ｒ、８１Ｇ、８１Ｂ、８１Ｂ’を有する基板上に上部平坦層８３を形成する。前記上部平坦層８３もポリイミド膜のような樹脂層で形成することができる。
【００４１】
図６Ｄを参照すると、前記上部平坦層８３上に複数のマイクロレンズ８５、すなわち集光レンズを形成する。前記マイクロレンズ８５はそれぞれ少なくとも前記メインフォトダイオード６０ａの上部に形成することができる。例えば、前記マイクロレンズ８５はそれぞれ前記画素カラーフィルタ８１Ｒ、８１Ｇ、８１Ｂの上部に形成することができる。前記マイクロレンズ８５もポリイミド膜のような樹脂層で形成することができる。前記マイクロレンズ８５を有する基板上にフォトレジスト膜を形成する。続いて、前記フォトレジスト膜をパターニングして前記パッド領域Ｄの前記パッド７３ｃ上部の前記上部平坦層８３を露出させるフォトレジストパターン８７を形成する。
【００４２】
図６Ｅを参照すると、前記フォトレジストパターン８７をエッチングマスクとして用いて前記露出した上部平坦層８３及び下部平坦層７９を順にエッチングして前記パッド７３ｃを露出させる開口部９０を形成する。続いて、前記フォトレジストパターン８７を本発明の実施形態によるアセトンとイソプロピルアルコールとの混合溶液からなるフォトレジストストリッパー組成物を用いて除去する。
【００４３】
図７は、図６Ｅでの本発明の実施形態によるアセトンとイソプロピルアルコールとの混合溶液からなるフォトレジストストリッパー組成物を用いて前記フォトレジストパターンを除去する工程を説明するための槽概路図である。
【００４４】
図７を参照すると、フォトレジストパターンを有するウエハＷ１を本発明の実施形態によるアセトン（Ａｃｅｔｏｎｅ）とイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）との混合溶液からなるフォトレジストストリッパー組成物が入った槽Ｆ１に入れて前記フォトレジストパターンを剥離させる。前記フォトレジストストリッパー組成物は、前記アセトン対イソプロピルアルコールの体積比を約５０：５０〜約９５：５で混合して形成することができる。好ましくは、前記アセトン対イソプロピルアルコールの体積比を約９０：１０で混合して形成することができる。前記フォトレジストストリッパー組成物を製造する方法は槽にアセトンを一定量入れて、前記アセトンが入った槽にイソプロピルアルコールを注いで必要とする量の溶液を注入することが好ましい。続いて、前記槽内部の溶液を循環（ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）させることができる。
【００４５】
前記ウエハを前記フォトレジストストリッパー組成物槽Ｆ１で約３０秒〜約１０分間反応させることができる。好ましくは、約３分間反応させるのが良い。このとき、前記フォトレジストストリッパー組成物の温度は、約摂氏５℃〜約摂氏２０℃に維持することができる。好ましくは、約１０℃に維持するのが良い。
【００４６】
続いて、前記フォトレジストパターンが剥離されたウエハＷを、ロボットアームを用いてイソプロピルアルコール（Ｉｓｏｐｒｏｐｙｌ  ａｌｃｏｈｏｌ；ＩＰＡ）槽Ｆ２に移動させて洗浄する。このとき、前記洗浄時間は約３０秒〜約５分間実施することができる。好ましくは、約１分間洗浄する。前記フォトレジストパターンが剥離されたウエハＷを、前記イソプロピルアルコール槽Ｆ２を通さないで、直ちに水槽に移動させて洗浄する場合、前記ストリッパー溶液と水での異物との溶解度の差によって残留ストリッパー溶液に含まれていた物質が基板上に析出することができる。よって、前記イソプロピルアルコール槽Ｆ２は、このような問題点を解決するために有機溶媒を用いた中間洗浄段階のための槽である。
【００４７】
前記イソプロピルアルコール槽Ｆ２で洗浄されたウエハＷを急速ドレインリンス（ｑｕｉｃｋ  ｄｒａｉｎ  ｒｉｎｓｅ；ＱＤＲ）槽Ｆ３に移動させて脱イオン水（ＤＩ  ｗａｔｅｒ）を用いて洗浄する。続いて、ファイナルリンス（ｆｉｎａｌ  ｒｉｎｓｅ；Ｆ／Ｒ）槽Ｆ４に移動させて脱イオン水（ＤＩ  ｗａｔｅｒ）を用いて最終的に洗浄する。前記洗浄が終了したウエハＷをリンスドライヤー（ｒｉｎｓｅ  ｄｒｙｅｒ；Ｒ／Ｄ）槽Ｆ５に移動させて乾燥させる。
【００４８】
図８Ａないし図８Ｃは、本発明の実施形態によるフォトレジストストリッパー組成物を用いてフォトレジストパターンを除去する過程を説明するためのウエハ断面図である。
図７及び図８Ａを参照すると、フォトレジストパターン８７を有するウエハＷ１を本発明の実施形態によるアセトンとイソプロピルアルコールとの混合溶液からなるフォトレジストストリッパー組成物が入っている槽Ｆ１に浸す。
【００４９】
図７及び図８Ｂを参照すると、前記フォトレジストストリッパー組成物が入っている槽Ｆ１で前記フォトレジストパターン８７を剥離した後、前記ウエハＷをロボットアームで持ち上げる。このとき、前記ウエハＷ表面に前記フォトレジストストリッパー組成物の残留膜７５が残るようになる。前記アセトン溶液とイソプロピルアルコール溶液との表面張力の差によってマランゴニ効果（Mａｒａｎｇｏｎｉ  ｅｆｆｅｃｔ）が現われて上昇する前記ウエハＷ表面の前記残留膜９５内にパーティクルＰＡが含まれることを最小化できる。前記ロボットアームで次の槽に移動する間、重力によって前記ウエハＷ表面の残留膜９５はウエハ下部へと流れるようになる。その結果、前記ウエハＷの上部領域の残留膜９５はさらに薄くなる。
【００５０】
前記フォトレジストストリッパー組成物が入っている槽Ｆ１から前記イソプロピルアルコール槽Ｆ２に移動するとき、前記ウエハＷ表面の前記残留膜９５は揮発性が低い前記イソプロピルアルコール成分が液膜を形成して揮発性が高い前記アセトン溶液の揮発速度を遅らせる。よって、前記ウエハＷが槽Ｆ１と槽Ｆ２との間を移動する間、前記ウエハＷ表面に前記パーティクルＰＡが吸着することを防止することができる。
【００５１】
図７及び図８Ｃを参照すると、図８Ｃは前記ウエハＷをイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）槽Ｆ２で洗浄し、続いて、図７で説明したように急速ドレインリンス（ｑｕｉｃｋ  ｄｒａｉｎ  ｒｉｎｓｅ；ＱＤＲ）槽Ｆ３、ファイナルリンス（ｆｉｎａｌ  ｒｉｎｓｅ；Ｆ／Ｒ）槽Ｆ４、及びリンスドライヤー（ｒｉｎｓｅ  ｄｒｙｅｒ；Ｒ／Ｄ）槽Ｆ５に順に移動させて、洗浄及び乾燥させた後のウエハＷを示す。前記洗浄工程で前記ウエハＷ表面の残留膜９５に含まれたパーティクルＰＡがすべて除去されていることが分かる。よって、従来技術に比べてフォトレジストの除去工程での斑点不良を低減させて生産収率を高めることができる。
【００５２】
図９は、従来技術及び本発明の実施形態によるフォトレジスト除去工程を有するイメージセンサを製造する際の生産収率を比べたグラフである。
Ｎｏｒ１は図１で説明したように、従来技術によるフォトレジスト除去工程を有するイメージセンサを製造する際の生産収率を示す。また、ＥＣＮ１は図７で説明したように、本発明の実施形態によるフォトレジスト除去工程を有するイメージセンサを製造する際の生産収率を示す。このとき、前記フォトレジストストリッパー組成物はアセトン対イソプロピルアルコールの体積比を約９０：１０で混合して製造し、前記ウエハを前記フォトレジストストリッパー組成物槽で約３分間反応させた。また、前記フォトレジストストリッパー組成物の温度は、約１０℃に維持させて、前記ウエハをイソプロピルアルコール（Ｉｓｏｐｒｏｐｙｌ  ａｌｃｏｈｏｌ；ＩＰＡ）槽に移動させて約１分間洗浄した。
【００５３】
前記グラフで示すように、２００４年２月５日から２００４年４月１３日まで従来技術を用いてイメージセンサを生産しており、２００４年４月１４日から２００４年４月２１日まで本発明の実施形態によってイメージセンサを生産した。その結果、本発明の実施形態によるフォトレジスト除去工程を有するイメージセンサを製造する際の生産収率Ｅ１が向上したことが分かる。
【００５４】
図１０は、図９での従来技術及び本発明の実施形態によるフォトレジスト除去工程を有するイメージセンサを製造する際に発生した不良のうち、斑点不良（ｂｌａｃｋ  ｄｅｆｅｃｔ）が占める割合を示すグラフである。
【００５５】
Ｎｏｒ２は、図１で説明したように、従来技術によるフォトレジスト除去工程を有するイメージセンサを製造する際に発生した不良のうち、斑点不良が占める割合を示す。また、ＥＣＮ２は、図７で説明したように本発明の実施形態によるフォトレジスト除去工程を有するイメージセンサを製造する際に発生した不良のうち、斑点不良が占める割合を示す。
【００５６】
図１０のグラフで示すように、本発明の実施形態によるフォトレジスト除去工程を有するイメージセンサを製造する際に発生した不良のうち、斑点不良が占める割合Ｅ２は殆どが４％未満であった。これは、従来技術と比べて本発明によるイメージセンサを製造する際のフォトレジスト除去及び後の洗浄工程での不良が著しく低減したことを示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】従来技術によるアセトンストリッパーを用いてフォトレジスト膜を除去する工程を示す概路図である。
【図２Ａ】従来技術のアセトンストリッパーを使用する際にパーティクル吸着による斑点不良が発生する過程を示すウエハ断面図である。
【図２Ｂ】従来技術のアセトンストリッパーを使用する際にパーティクル吸着による斑点不良が発生する過程を示すウエハ断面図である。
【図２Ｃ】従来技術のアセトンストリッパーを使用する際にパーティクル吸着による斑点不良が発生する過程を示すウエハ断面図である。
【図２Ｄ】従来技術のアセトンストリッパーを使用する際にパーティクル吸着による斑点不良が発生する過程を示すウエハ断面図である。
【図３】図２Ｄの斑点不良が発生したウエハの正面図及び斑点不良領域の拡大写真である。
【図４】本発明の実施形態によるフォトレジストストリッパー組成物の製造方法を説明するための槽概路図である。
【図５】本発明の他の実施形態によるイメージセンサの概略的なブロックダイヤグラムである。
【図６Ａ】図５のイメージセンサの製造方法を説明する図５のＩ−Ｉ’線における断面図である。
【図６Ｂ】図５のイメージセンサの製造方法を説明する図５のＩ−Ｉ’線における断面図である。
【図６Ｃ】図５のイメージセンサの製造方法を説明する図５のＩ−Ｉ’線における断面図である。
【図６Ｄ】図５のイメージセンサの製造方法を説明する図５のＩ−Ｉ’線における断面図である。
【図６Ｅ】図５のイメージセンサの製造方法を説明する図５のＩ−Ｉ’線における断面図である。
【図７】図６Ｅでの本発明の実施形態によるフォトレジストストリッパー組成物を用いて前記フォトレジストパターンを除去する工程を説明するための槽概路図である。
【図８Ａ】本発明の実施形態によるフォトレジストストリッパー組成物を用いてフォトレジストパターンを除去する過程を説明するためのウエハ断面図である。
【図８Ｂ】本発明の実施形態によるフォトレジストストリッパー組成物を用いてフォトレジストパターンを除去する過程を説明するためのウエハ断面図である。
【図８Ｃ】本発明の実施形態によるフォトレジストストリッパー組成物を用いてフォトレジストパターンを除去する過程を説明するためのウエハ断面図である。
【図９】従来技術及び本発明の実施形態によるフォトレジスト除去工程を有するイメージセンサ製造の際の生産収率を従来技術と比較したグラフである。
【図１０】図９での従来技術及び本発明の実施形態によるイメージセンサ製造の際に発生した不良のうち、斑点不良（ｂｌａｃｋ  ｄｅｆｅｃｔ）が占める割合を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５８】
８：フォトレジストパターン
５３：素子分離膜
５３ａ、５３ｂ、５３ｃ：メイン画素活性領域、基準画素活性領域、及びダミー画素活性領域
Ａ：画素アレイ領域
Ａ１：メイン画素アレイ領域
Ａ２：ダミー画素アレイ領域
Ｂ：光遮断領域
Ｂ１、Ｂ２：メイン槽、補助槽
Ｃ：周辺回路領域
Ｄ：パッド領域
ＰＡ０：斑点不良領域
ＰＡ１：パーティクル
ＰＡ２：斑点不良染み
【図１】
2006209121.tif 000003
【図２Ａ】
2006209121.tif 000004
【図２Ｂ】
2006209121.tif 000005
【図２Ｃ】
2006209121.tif 000006
【図２Ｄ】
2006209121.tif 000007
【図４】
2006209121.tif 000008
【図５】
2006209121.tif 000009
【図６Ａ】
2006209121.tif 000010
【図６Ｂ】
2006209121.tif 000011
【図６Ｃ】
2006209121.tif 000012
【図６Ｄ】
2006209121.tif 000013
【図６Ｅ】
2006209121.tif 000014
【図７】
2006209121.tif 000015
【図８Ａ】
2006209121.tif 000016
【図８Ｂ】
2006209121.tif 000017
【図８Ｃ】
2006209121.tif 000018
【図９】
2006209121.tif 000019
【図１０】
2006209121.tif 000020
【図３】
2006209121.tif 000021