KR102517333B1 - 습식 식각 시스템 운전 방법 및 관련된 시스템 - Google Patents
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Abstract
습식 식각 시스템 운전 방법은 제N 식각 용액을 갖는 식각 장치를 제공하는 것을 포함한다. 상기 식각 장치에 제N 배치 기판들을 로딩하여 제N 번째 식각 공정을 수행한다. 상기 제N 식각 용액 중 일부분을 배출한다. 상기 식각 장치에 연결된 공급 장치로부터 상기 식각 장치에 제N+1 식각 용액을 보충한다. 상기 식각 장치에 제N+1 배치 기판들을 로딩하여 제N+1 번째 식각 공정을 수행한다. 상기 제N+1 식각 용액의 온도는 상기 제N+1 식각 공정의 온도 관리 범위 이내이거나 높다. 상기 제N+1 식각 용액의 농도는 상기 제N+1 식각 공정의 농도 관리 범위 이내이거나 높다.
Description
습식 식각 시스템 운전 방법, 이것을 채택하는 반도체 소자 형성 방법 및 관련된 시스템에 관한 것이다.
습식 식각 공정에 사용되는 식각 용액은 농도와 온도에 의존하여 식각율이 달라진다. 상기 식각 용액의 온도를 높이고 상기 식각 용액의 농도를 조절하는 데는 상당한 공정 준비 기간이 소요된다. 상기 공정 준비 기간을 단축하기 위한 다양한 연구가 수행되고 있다.
본 개시의 실시예들에 따른 과제는 생산성 향상에 유리한 습식 식각 시스템 운전 방법, 이것을 채택하는 반도체 소자 형성 방법 및 관련된 시스템을 제공하는데 있다.
본 개시의 실시예들에 따른 습식 식각 시스템 운전 방법은 제N 식각 용액을 갖는 식각 장치를 제공하는 것을 포함한다. 상기 식각 장치에 제N 배치 기판들을 로딩하여 제N 번째 식각 공정을 수행한다. 상기 제N 식각 용액 중 일부분을 배출한다. 상기 식각 장치에 연결된 공급 장치로부터 상기 식각 장치에 제N+1 식각 용액을 보충한다. 상기 식각 장치에 제N+1 배치 기판들을 로딩하여 제N+1 번째 식각 공정을 수행한다. 상기 제N+1 식각 용액의 온도는 상기 제N+1 식각 공정의 온도 관리 범위 이내이거나 높다. 상기 제N+1 식각 용액의 농도는 상기 제N+1 식각 공정의 농도 관리 범위 이내이거나 높다. 여기서, N는 양의 정수이다.
본 개시의 실시예들에 따른 습식 식각 시스템 운전 방법은 식각 장치 내의 제1 식각 용액을 모두 배출하는 것을 포함한다. 상기 식각 장치에 연결된 공급 장치로부터 제2 식각 용액을 공급한다. 상기 식각 장치에 기판을 로딩하여 식각 공정을 수행한다. 상기 공급 장치로부터 상기 식각 장치에 공급되는 상기 제2 식각 용액의 온도는 상기 식각 공정의 온도 관리 범위 이내이거나 높다. 상기 공급 장치로부터 상기 식각 장치에 공급되는 상기 제2 식각 용액의 농도는 상기 식각 공정의 농도 관리 범위 이내이거나 높다.
본 개시의 실시예들에 따른 습식 식각 시스템 운전 방법은 기판이 로딩되고 식각 공정이 수행되는 식각 장치를 제공하는 것을 포함한다. 상기 식각 장치에 연결된 공급 장치로부터 식각 용액을 공급한다. 상기 식각 용액의 온도는 상기 식각 공정의 온도 관리 범위 이내이거나 높다. 상기 식각 용액의 농도는 상기 식각 공정의 농도 관리 범위 이내이거나 높다.
본 개시의 실시예들에 따른 습식 식각 시스템은 기판이 로딩되고 식각 공정이 수행되는 식각 장치를 포함한다. 상기 식각 장치에 식각 용액을 공급하는 공급 장치가 제공된다. 상기 식각 장치는 식각 탱크; 상기 식각 탱크에 연결된 순환 라인; 상기 순환 라인에 접속되고, 상기 식각 탱크에서 상기 식각 탱크로 순환되는 상기 식각 용액을 제1 온도로 가열하는 내부 히터; 및 상기 식각 탱크에 연결된 배출 라인을 포함한다. 상기 공급 장치는 혼합 탱크; 및 상기 혼합 탱크에서 상기 식각 장치로 공급되는 상기 식각 용액을 제2 온도로 가열하는 예열 히터를 포함한다. 상기 제1 온도는 상기 식각 공정의 온도 관리 범위 이내이다. 상기 제2 온도는 상기 식각 공정의 온도 관리 범위 이내이거나 상기 식각 공정의 온도 관리 범위보다 높다.
본 개시의 실시예들에 따르면, 공급 장치로부터 식각 장치에 공급되는 식각 용액의 온도는 식각 공정의 온도 관리 범위 이내이거나 높을 수 있다. 상기 식각 용액의 농도는 상기 식각 공정의 농도 관리 범위 이내이거나 높을 수 있다. 상기 식각 공정의 준비 기간을 현저히 단축할 수 있다. 일 공정과 다음 공정 사이에 있어서, 상기 식각 장치 내의 사용된 식각 용액 중 일부분을 배출하고 새로운 식각 용액으로 보충할 수 있다. 상기 식각 용액의 소모량을 최소화하면서 일 공정과 다음 공정 사이의 준비 기간을 현저히 단축할 수 있다. 생산성 향상에 유리한 습식 식각 시스템 운전 방법, 이것을 채택하는 반도체 소자 형성 방법 및 관련된 시스템을 구현할 수 있다.
도 1 내지 도 3은 본 개시에 따른 실시예로서, 습식 식각 시스템 운전 방법을 설명하기 위한 블록도들이다.
도 4 및 도 5는 본 개시에 따른 실시예로서, 습식 식각 시스템을 설명하기 위한 개요도들이다.
도 6은 식각 용액 내 인산의 농도에 따른 산화물 식각 율(oxide etch rate)을 보여주는 관계도이다.
도 7은 식각 용액 내 실리카(silica)의 농도에 따른 산화물 식각 율(oxide etch rate)을 보여주는 관계도이다.
도 8, 도 9, 및 도 11은 본 개시에 따른 실시예로서, 반도체 소자의 형성 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 10은 도 9의 일부분을 상세히 보여주는 확대도이다.
도 12는 도 11의 일부분을 상세히 보여주는 확대도이다.
도 4 및 도 5는 본 개시에 따른 실시예로서, 습식 식각 시스템을 설명하기 위한 개요도들이다.
도 6은 식각 용액 내 인산의 농도에 따른 산화물 식각 율(oxide etch rate)을 보여주는 관계도이다.
도 7은 식각 용액 내 실리카(silica)의 농도에 따른 산화물 식각 율(oxide etch rate)을 보여주는 관계도이다.
도 8, 도 9, 및 도 11은 본 개시에 따른 실시예로서, 반도체 소자의 형성 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 10은 도 9의 일부분을 상세히 보여주는 확대도이다.
도 12는 도 11의 일부분을 상세히 보여주는 확대도이다.
본 개시의 실시예에 따른 습식 식각 시스템 운전 방법, 이것을 채택하는 반도체 소자 형성 방법, 및 관련된 시스템은 VNAND 또는 3D 플래시 메모리와 같은 반도체 소자의 풀-백(pull-back) 공정에 적용될 수 있다.
도 1 내지 도 3은 본 개시에 따른 실시예로서, 습식 식각 시스템 운전 방법을 설명하기 위한 블록도들이다.
도 1을 참조하면, 본 개시의 실시예에 따른 습식 식각 시스템 운전 방법은 제N 식각 용액을 갖는 식각 장치를 제공하고(B10), 상기 식각 장치에 제N 배치(batch) 기판들을 로딩하여 제N 번째 식각 공정을 수행하고(B20), 상기 제N 식각 용액 중 일부분을 배출하고(B30), 공급 장치로부터 상기 식각 장치에 제N+1 식각 용액을 보충하고(B40), 상기 식각 장치에 제N+1 배치(batch) 기판들을 로딩하여 제N+1 번째 식각 공정을 수행하는 것(B50)을 포함할 수 있다. 여기서, N은 양의 정수일 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 개시의 실시예에 따른 습식 식각 시스템 운전 방법은 식각 장치 및 공급 장치를 제공하고(B110), 상기 식각 장치 내의 식각 용액을 전부 배출하고(B120), 상기 공급 장치로부터 상기 식각 장치에 새로운 식각 용액을 공급하고(B130), 상기 식각 장치에 다수의 기판들을 로딩하여 식각 공정을 수행하는 것(B140)을 포함할 수 있다.
도 3을 참조하면, 본 개시의 실시예에 따른 습식 식각 시스템 운전 방법은 제1 식각 용액을 갖는 식각 장치를 제공하고(B210), 상기 제1 식각 용액을 전부 배출하고(B220), 공급 장치로부터 상기 식각 장치에 제2 식각 용액을 공급하고(B230), 상기 식각 장치 내에 제1 배치 기판들을 로딩하여 첫 번째 식각 공정을 수행하고(B240), 상기 제2 식각 용액 중 일부분을 배출하고(B250), 상기 공급 장치로부터 상기 식각 장치에 제3 식각 용액을 보충하고(B260), 상기 식각 장치 내에 제2 배치 기판들을 로딩하여 두 번째 식각 공정을 수행하는 것(B270)을 포함할 수 있다.
도 4 및 도 5는 본 개시에 따른 실시예로서, 습식 식각 시스템을 설명하기 위한 개요도들이다.
도 4를 참조하면, 본 개시의 실시예에 따른 습식 식각 시스템은 식각 장치(113) 및 상기 식각 장치(113)에 접속된 공급 장치(213)를 포함할 수 있다. 상기 식각 장치(113)는 식각 탱크(133), 제1 내부 히터(135), 순환 펌프(141), 보조 탱크(143), 보조 급수 라인(145), 제2 내부 히터(147), 순환 필터(149), 가스 라인(151), 급수 라인(153), 배출 라인(155), 및 순환 라인(157)을 포함할 수 있다. 상기 식각 탱크(133)는 식각 조(131) 및 외조(132)를 포함할 수 있다. 상기 공급 장치(213)는 혼합 탱크(233), 메인 펌프(235), 예열 히터(237), 메인 필터(239), 메인 급수 라인(241), 적어도 하나의 약품 유입 라인(243, 245, 247), 및 공급 라인(249)을 포함할 수 있다.
상기 식각 조(131) 내에 식각 용액이 공급될 수 있다. 상기 식각 조(131) 내에 기판(121)이 로딩되고 식각 공정이 수행될 수 있다. 상기 식각 공정은 상기 기판(121)을 상기 식각 조(131) 내의 상기 식각 용액에 소정 기간 담그는 것을 포함할 수 있다. 상기 외조(132)는 상기 식각 조(131)의 외측에 배치될 수 있다. 상기 식각 공정이 수행되는 동안, 상기 식각 조(131)에서 흘러 넘치는 식각 용액은 상기 외조(132) 내에 고일 수 있다. 상기 식각 조(131) 및 상기 외조(132)는 상기 식각 용액에 대하여 화학적 물리적 내성을 갖는 물질을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 식각 조(131)는 쿼츠(quartz)를 포함할 수 있다. 상기 제1 내부 히터(135)는 상기 식각 조(131)에 인접하게 배치될 수 있다. 상기 제1 내부 히터(135)는 전기 발열 장치를 포함할 수 있다. 상기 제1 내부 히터(135)는 상기 식각 조(131) 내의 상기 식각 용액이 공정 온도 범위를 유지할 수 있도록 가열하는 역할을 할 수 있다.
상기 순환 라인(157)은 상기 외조(132) 및 상기 식각 조(131)에 연결될 수 있다. 상기 외조(132) 내에 고인 식각 용액은 상기 순환 라인(157), 상기 순환 펌프(141), 상기 보조 탱크(143), 상기 제2 내부 히터(147), 및 상기 순환 필터(149)를 경유하여 상기 식각 조(131) 내에 순환될 수 있다. 상기 순환 펌프(141)는 상기 순환 라인(157)의 다양한 위치에 적어도 하나 배치될 수 있다.
상기 보조 탱크(143)는 상기 외조(132) 및 상기 제2 내부 히터(147) 사이에 배치될 수 있다. 상기 보조 급수 라인(145)은 상기 보조 탱크(143)에 접속될 수 있다. 상기 보조 급수 라인(145)은 상기 보조 탱크(143) 내에 탈이온수(deionized water; DI water)와 같은 물을 공급하는 역할을 할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 보조 급수 라인(145)을 통하여 상기 보조 탱크(143) 내에 공급되는 물은 뜨거운 탈이온수(hot DI water)일 수 있다. 상기 보조 탱크(143)는 상기 순환 라인(157)을 통하여 순환되는 식각 용액의 농도를 조절하는 역할을 할 수 있다. 상기 순환 라인(157)을 통하여 상기 식각 조(131) 내에 공급되는 식각 용액은 상기 보조 급수 라인(145)을 통하여 공급되는 물에 의하여 상기 보조 탱크(143) 내에서 희석될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 보조 탱크(143) 및 상기 보조 급수 라인(145)은 생략될 수 있다.
상기 제2 내부 히터(147)는 상기 보조 탱크(143) 및 상기 순환 필터(149) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제2 내부 히터(147)는 전기 발열 장치를 포함할 수 있다. 상기 제2 내부 히터(147)는 상기 순환 라인(157)을 통하여 상기 식각 조(131) 내에 공급되는 식각 용액을 제1 온도로 가열하는 역할을 할 수 있다. 상기 제1 온도는 상기 식각 공정의 온도 관리 범위 이내 일 수 있다. 상기 순환 필터(149)는 상기 제2 내부 히터(147) 및 상기 식각 조(131) 사이에 배치될 수 있다.
상기 가스 라인(151)은 상기 식각 조(131)에 연결될 수 있다. 상기 가스 라인(151)은 상기 식각 조(131) 내의 식각 용액에 질소(N2) 가스와 같은 불활성 기체를 공급하는 역할을 할 수 있다. 상기 급수 라인(153)은 상기 식각 조(131)에 연결될 수 있다. 상기 급수 라인(153)은 상기 식각 조(131) 내에 탈이온수(DI water)와 같은 물을 공급하는 역할을 할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 급수 라인(153)을 통하여 상기 식각 조(131) 내에 공급되는 물은 뜨거운 탈이온수(hot DI water)일 수 있다. 상기 급수 라인(153)은 상기 식각 조(131) 내의 식각 용액의 농도를 조절하는 역할을 할 수 있다. 상기 식각 조(131) 내의 식각 용액은 상기 급수 라인(153)을 통하여 공급되는 물에 의하여 희석될 수 있다. 상기 배출 라인(155)은 상기 식각 조(131)에 연결될 수 있다. 상기 식각 장치(113) 내의 식각 용액은 상기 배출 라인(155)을 경유하여 외부로 배출될 수 있다.
상기 공급 장치(213)는 상기 공급 라인(249)을 통하여 상기 식각 장치(113)에 식각 용액을 공급하는 역할을 할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 공급 라인(249)은 상기 보조 탱크(143)에 연결될 수 있다. 상기 공급 장치(213)는 상기 공급 라인(249)을 통하여 상기 보조 탱크(143)에 식각 용액을 공급하는 역할을 할 수 있다.
상기 메인 급수 라인(241)은 상기 혼합 탱크(233)에 연결될 수 있다. 상기 메인 급수 라인(241)은 상기 혼합 탱크(233) 내에 탈이온수(DI water)와 같은 물을 공급하는 역할을 할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 메인 급수 라인(241)을 통하여 상기 혼합 탱크(233) 내에 공급되는 물은 뜨거운 탈이온수(hot DI water)일 수 있다. 상기 메인 급수 라인(241)은 상기 혼합 탱크(233) 내의 식각 용액의 농도를 조절하는 역할을 할 수 있다. 상기 혼합 탱크(233) 내의 식각 용액은 상기 메인 급수 라인(241)을 통하여 공급되는 물에 의하여 희석될 수 있다.
상기 적어도 하나의 약품 유입 라인(243, 245, 247)의 각각은 상기 혼합 탱크(233)에 연결될 수 있다. 상기 적어도 하나의 약품 유입 라인(243, 245, 247)의 각각은 식각 용액의 조성에 필요한 적어도 하나의 화학물(chemical)을 상기 혼합 탱크(233)에 공급하는 역할을 할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 메인 급수 라인(241)은 생략될 수 있다. 상기 식각 용액은 상기 공급 장치(213)의 외부에서 조성된 후 상기 적어도 하나의 약품 유입 라인(243, 245, 247)을 통하여 상기 혼합 탱크(233)에 공급될 수 있다.
상기 메인 펌프(235)는 상기 혼합 탱크(233)에 인접하게 배치될 수 있다. 상기 메인 펌프(235)는 상기 혼합 탱크(233) 내의 식각 용액을 상기 예열 히터(237) 및 상기 메인 필터(239)를 경유하고 상기 공급 라인(249)을 통하여 상기 식각 장치(113)에 식각 용액을 공급하는 역할을 할 수 있다.
상기 예열 히터(237)는 상기 혼합 탱크(233) 및 상기 메인 필터(239) 사이에 배치될 수 있다. 상기 예열 히터(237)는 전기 발열 장치를 포함할 수 있다. 상기 예열 히터(237)는 상기 혼합 탱크(233)에서 상기 공급 라인(249)을 통하여 상기 식각 장치(113)에 공급되는 식각 용액을 제2 온도로 가열하는 역할을 할 수 있다. 상기 제2 온도는 상기 식각 공정의 온도 관리 범위 이내이거나 상기 식각 공정의 온도 관리 범위보다 높을 수 있다. 일 실시예에서, 상기 예열 히터(237)는 상기 혼합 탱크(233)에서 상기 공급 라인(249)을 통하여 상기 식각 장치(113)에 공급되는 식각 용액을 상기 공정 온도 범위의 중앙값(Median)보다 높은 온도로 가열하는 역할을 할 수 있다. 상기 메인 필터(239)는 상기 예열 히터(237) 및 상기 식각 장치(113) 사이에 배치될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 혼합 탱크(233)에서 상기 식각 장치(113)로 공급되는 상기 식각 용액은 적어도 하나의 화학물(chemical) 및 물을 포함할 수 있다. 상기 적어도 하나의 화학물의 중량비(wt%)는 상기 식각 공정의 농도 관리 범위 이내이거나 상기 식각 공정의 상기 농도 관리 범위보다 높을 수 있다. 일 실시예에서, 상기 적어도 하나의 화학물의 중량비(wt%)는 상기 식각 공정의 상기 농도 관리 범위의 중앙값(Median)보다 높을 수 있다. 상기 적어도 하나의 화학물은 인산(H3PO4)을 포함할 수 있다. 상기 제1 온도는 160℃ 내지 170℃ 일 수 있으며, 상기 제2 온도는 160℃ 내지 180℃ 일 수 있다. 일 실시예에서, 상기 제2 온도는 165℃ 내지 180℃ 일 수 있다. 상기 식각 공정에 있어서 상기 인산(H3PO4)의 상기 농도 관리 범위는 88 wt% 내지 95 wt% 일 수 있다. 상기 혼합 탱크(233)에서 상기 식각 장치(113)로 공급되는 상기 식각 용액에 있어서 상기 인산(H3PO4)의 중량비(wt%)는 88 wt% 내지 98 wt% 일 수 있다. 일 실시예에서, 상기 혼합 탱크(233)에서 상기 식각 장치(113)로 공급되는 상기 식각 용액에 있어서 상기 인산(H3PO4)의 중량비(wt%)는 92 wt% 내지 98 wt% 일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 식각 용액은 고선택비질화물식각액(high selectivity nitride etchant; HSN) 을 포함할 수 있다. 상기 식각 용액은 인산, 암모늄계화합물, 불소계화합물, 물, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 식각 용액은 실리콘 산화물에 대하여 제1 식각 율을 보이고 실리콘 질화물에 대하여 상기 제1 식각 율보다 높은 제2 식각 율을 보일 수 있다. 예를들면, 상기 식각 용액에 있어서 실리콘 질화물: 실리콘 산화물의 식각 비는 약200: 1을 보일 수 있다.
상기 식각 용액의 실리콘 질화물 식각 기전은 화학식 1로 표기될 수 있다.
상기 식각 용액의 실리콘 산화물 식각 기전은 화학식 2로 표기될 수 있다.
도 5를 참조하면, 본 개시의 실시예에 따른 습식 식각 시스템은 식각 장치(113) 및 상기 식각 장치(113)에 접속된 공급 장치(213)를 포함할 수 있다. 상기 식각 장치(113)는 식각 탱크(133), 제1 내부 히터(135), 순환 펌프(141), 제2 내부 히터(147), 순환 필터(149), 가스 라인(151), 급수 라인(153), 배출 라인(155), 및 순환 라인(157)을 포함할 수 있다. 상기 식각 탱크(133)는 식각 조(131) 및 외조(132)를 포함할 수 있다. 상기 공급 장치(213)는 혼합 탱크(233), 메인 펌프(235), 보조 히터(237), 메인 필터(239), 메인 급수 라인(241), 적어도 하나의 약품 유입 라인(243, 245, 247), 및 공급 라인(249)을 포함할 수 있다. 상기 공급 라인(249)은 상기 식각 조(131)에 연결될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 공급 라인(249)은 상기 외조(132) 및/또는 상기 순환 라인(157)에 연결될 수 있다.
도 6은 식각 용액 내 인산의 농도에 따른 산화물 식각 율(oxide etch rate)을 보여주는 관계도이다. 도 6의 수평축은 인산(H3PO4)의 농도이고 눈금의 단위는 wt% 또는 임의 단위(arbitrary unit; A.U.)일 수 있으며, 수직축은 산화물 식각 율이고 눈금의 단위는 임의 단위(A.U.)일 수 있다. 도 6을 참조하면, 식각 용액 내의 인산(H3PO4)의 농도가 높을 수록 산화물 식각 율은 증가할 수 있다. 본 개시의 실시예에 따른 습식 식각 시스템 운전 방법에 따르면 식각 용액 내의 인산(H3PO4) 농도를 조절하여 실리콘 질화물 및 실리콘 산화물의 식각 율을 제어할 수 있다.
도 7은 식각 용액 내 실리카(silica)의 농도에 따른 산화물 식각 율(oxide etch rate)을 보여주는 관계도이다. 도 7의 수평축은 실리카의 농도이고 눈금의 단위는 ppm 또는 임의 단위(A.U.)일 수 있으며, 수직축은 산화물 식각 율이고 눈금의 단위는 임의 단위(A.U.)일 수 있다. 도 7을 참조하면, 식각 용액 내의 실리카의 농도가 높을 수록 산화물 식각 율은 감소할 수 있다.
도 8, 도 9, 및 도 11은 본 개시에 따른 실시예로서, 반도체 소자의 형성 방법을 설명하기 위한 단면도들이고, 도 10은 도 9의 일부분(E1)을 상세히 보여주는 확대도이며, 도 12는 도 11의 일부분(E2)을 상세히 보여주는 확대도이다. 본 개시의 실시예에 따른 반도체 소자는 VNAND 또는 3D 플래시 메모리와 같은 비-휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 본 개시의 실시예에 따른 반도체 소자는 시오피(cell on peripheral; COP) 구조를 포함하는 것으로 해석될 수 있다.
도 8을 참조하면, 기판(21) 상에 제1 하부 절연 층(23), 다수의 트랜지스터(25), 제2 하부 절연 층(27), 다수의 주변 회로 배선(29), 하부 매립 도전 층(31), 중간 매립 도전 층(33), 대체 도전성 라인(35), 및 지지대(38)가 형성될 수 있다. 상기 지지대(38) 상에 예비 적층 구조체(40T)가 형성될 수 있다. 상기 예비 적층 구조체(40T)는 번갈아 가며 반복적으로 적층된 다수의 몰드 층(41) 및 다수의 희생 층(43)을 포함할 수 있다. 상기 예비 적층 구조체(40T), 상기 지지대(38), 및 상기 대체 도전성 라인(35)을 관통하고 상기 중간 매립 도전 층(33) 내에 침투된 다수의 채널 홀(51)이 형성될 수 있다. 상기 다수의 채널 홀(51) 내에 다수의 채널 구조체(59)가 형성될 수 있다. 상기 다수의 채널 구조체(59)의 각각은 정보 저장 패턴(55), 채널 패턴(56), 코어 패턴(57), 및 비트 패드(58)를 포함할 수 있다.
상기 예비 적층 구조체(40T) 및 상기 다수의 채널 구조체(59) 상에 제1 상부 절연 층(62)이 형성될 수 있다. 상기 제1 상부 절연 층(62), 상기 예비 적층 구조체(40T), 상기 지지대(38), 및 상기 대체 도전성 라인(35)을 관통하는 분리 트렌치(63T)가 형성될 수 있다. 상기 분리 트렌치(63T)의 바닥에 상기 중간 매립 도전 층(33)이 노출될 수 있다. 상기 분리 트렌치(63T)의 측벽에 상기 다수의 절연 층(41) 및 상기 다수의 희생 층(43)의 측면들이 노출될 수 있다.
상기 기판(21) 및 상기 예비 적층 구조체(40T)는 상기 기판(도 4의 121)의 단면도에서 보여질 수 있는 일부분에 해당될 수 있다. 상기 기판(21)은 실리콘 웨이퍼와 같은 반도체 기판을 포함할 수 있다. 상기 제1 하부 절연 층(23)은 소자 분리 층에 해당될 수 있다. 상기 제1 하부 절연 층(23)은 에스티아이(shallow trench isolation; STI) 방법을 이용하여 형성된 절연 층을 포함할 수 있다. 상기 제1 하부 절연 층(23)은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물, 저-유전물(low-K dielectrics), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 상기 다수의 트랜지스터(25)는 상기 기판(21)의 내부 및/또는 상기 기판(21) 상에 다양한 방법으로 형성될 수 있다. 상기 다수의 트랜지스터(25)는 핀펫(fin Field Effect Transistor; finFET), 멀티-브리지 채널 트랜지스터(multi-bridge channel transistor; MBC transistor), 나노와이어 트랜지스터, 수직 트랜지스터, 리세스 채널 트랜지스터(recess channel transistor), 3-D 트랜지스터, 플라나 트랜지스터(planar transistor), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 제2 하부 절연 층(27)은 상기 제1 하부 절연 층(23) 및 상기 다수의 트랜지스터(25) 상을 덮을 수 있다. 상기 다수의 주변 회로 배선(29)은 상기 제1 하부 절연 층(23) 내에 형성될 수 있다. 상기 다수의 주변 회로 배선(29)은 상기 다수의 트랜지스터(25)에 접속될 수 있다. 상기 다수의 주변 회로 배선(29)은 다양한 모양을 갖는 수평 배선 및 수직 배선을 포함할 수 있다. 상기 제2 하부 절연 층(27) 상에 상기 하부 매립 도전층(31)이 형성될 수 있다. 상기 하부 매립 도전층(31) 상에 상기 중간 매립 도전 층(33)이 형성될 수 있다.
상기 제2 하부 절연 층(27)은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물, 저-유전물, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 상기 하부 매립 도전층(31)은 상기 다수의 주변 회로 배선(29)에 전기적으로 접속될 수 있다. 상기 다수의 주변 회로 배선(29) 및 상기 하부 매립 도전층(31)은 금속, 금속질화물, 금속산화물, 금속실리사이드, 폴리실리콘, 도전성 카본, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 상기 중간 매립 도전층(33)은 N형 불순물들을 포함하는 폴리실리콘과 같은 반도체 층을 포함할 수 있다. 상기 대체 도전성 라인(35)은 폴리실리콘과 같은 반도체 층, 금속 층, 금속 실리사이드 층, 금속 산화물 층, 금속 질화물 층, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 일 실시예에서, 상기 대체 도전성 라인(35)은 N형 불순물들을 갖는 폴리실리콘 층을 포함할 수 있다. 상기 대체 도전성 라인(35)은 상기 정보 저장 패턴(55)을 관통하여 상기 채널 패턴(56)에 직접적으로 접촉될 수 있다. 상기 지지대(38)는 폴리실리콘을 포함할 수 있다.
상기 다수의 희생 층(43)은 상기 다수의 몰드 층(41)에 대하여 식각 선택비를 갖는 물질을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 다수의 희생 층(43)은 실리콘 질화물과 같은 질화물을 포함할 수 있으며, 상기 다수의 몰드 층(41)은 실리콘 산화물과 같은 산화물을 포함할 수 있다. 상기 코어 패턴(57)은 실리콘 산화물과 같은 절연물을 포함할 수 있다. 상기 채널 패턴(56)은 폴리실리콘과 같은 반도체 층을 포함할 수 있다. 상기 채널 패턴(56)은 P형 불순물들을 포함할 수 있다. 상기 비트 패드(58)는 폴리실리콘과 같은 반도체 층, 금속 층, 금속 실리사이드 층, 금속 산화물 층, 금속 질화물 층, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 비트 패드(58)는 N형 불순물들을 갖는 폴리실리콘 층을 포함할 수 있다. 상기 비트 패드(58)는 상기 채널 패턴(56)에 접촉될 수 있다. 상기 제1 상부 절연 층(62)은 실리콘 산화물과 같은 절연물을 포함할 수 있다.
도 9를 참조하면, 상기 다수의 희생 층(43)을 제거하여 상기 다수의 몰드 층(41) 사이에 다수의 캐비티(43G)가 형성될 수 있다. 상기 다수의 희생 층(43)을 제거하는 것은 도 1 내지 도 7을 참조하여 설명된 습식 식각 시스템 및 습식 식각 시스템 운전 방법이 이용될 수 있다. 예를들면, 상기 다수의 희생 층(43)을 제거하는 것은 도 1의 제N+1 번째 식각 공정을 수행하는 것을 포함할 수 있다. 상기 다수의 희생 층(43)을 제거하는 식각 공정은 풀-백(pull-back) 공정으로 지칭될 수 있다.
도 10을 참조하면, 상기 다수의 희생 층(43)을 제거하는 식각 공정이 수행되는 동안, 상기 다수의 희생 층(43)의 식각 율은 상기 다수의 몰드 층(41)보다 높을 수 있다. 상기 다수의 희생 층(43)을 제거하는 식각 공정이 수행되는 동안, 상기 다수의 몰드 층(41)은 상기 분리 트렌치(63T)에 가까울수록 먼저 식각 용액에 노출될 수 있다. 상기 다수의 희생 층(43)을 제거하는 식각 공정이 수행되는 동안, 상기 다수의 몰드 층(41)은 상기 분리 트렌치(63T)에 가까울수록 오랫동안 식각 용액에 노출될 수 있다. 상기 다수의 캐비티(43G)의 각각은 상기 분리 트렌치(63T)에 가까울수록 큰 높이를 보일 수 있다. 상기 다수의 캐비티(43G)의 각각은 상기 분리 트렌치(63T)에 가까운 부분에서 제1 높이(d1)를 가질 수 있으며 상기 분리 트렌치(63T)에서 멀리 떨어진 부분에서 제2 높이(d2)를 가질 수 있다. 상기 제1 높이(d1)는 상기 제2 높이(d2)보다 클 수 있다.
상기 정보 저장 패턴(55)은 터널 절연 층(52), 전하 저장 층(53), 및 블로킹 층(54)을 포함할 수 있다. 상기 터널 절연 층(52)은 실리콘 산화물과 같은 절연층을 포함할 수 있다. 상기 전하 저장 층(53)은 상기 터널 절연 층(52)과 다른 물질을 포함할 수 있다. 상기 전하 저장 층(53)은 실리콘 질화물과 같은 절연층을 포함할 수 있다. 상기 블로킹 층(54)은 상기 전하 저장 층(53)과 다른 물질을 포함할 수 있다. 상기 블로킹 층(54)은 실리콘 산화물, 금속 산화물, 또는 이들의 조합과 같은 절연층을 포함할 수 있다.
도 11을 참조하면, 상기 다수의 캐비티(43G) 내에 다수의 전극 층(45)이 형성될 수 있다. 상기 분리 트렌치(63T)의 측벽 상에 분리 스페이서(65)가 형성될 수 있다. 상기 분리 트렌치(63T)의 내부를 채우는 분리 절연 층(66) 및 상기 제1 상부 절연 층(62) 상을 덮는 제2 상부 절연 층(67)이 형성될 수 있다. 번갈아 가며 반복적으로 적층된 상기 다수의 몰드 층(41) 및 상기 다수의 전극 층(45)은 적층 구조체(40)를 구성할 수 있다. 상기 다수의 전극 층(45)은 금속, 금속 실리사이드, 금속 산화물, 금속 질화물, 폴리실리콘, 도전성 카본, 또는 이들의 조합과 같은 도전층을 포함할 수 있다. 상기 분리 스페이서(65), 상기 분리 절연 층(66) 및 상기 제2 상부 절연 층(67)의 각각은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물, 저-유전물, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 제2 상부 절연 층(67) 및 상기 제1 상부 절연 층(62)을 관통하고 상기 적층 구조체(40)의 일부분을 관통하는 선택 라인 분리 패턴(68)이 형성될 수 있다. 상기 제2 상부 절연 층(67) 및 상기 제1 상부 절연 층(62)을 관통하여 상기 비트 패드(58)에 접촉된 다수의 비트 플러그(84)가 형성될 수 있다. 상기 제2 상부 절연 층(67) 상에 제3 상부 절연 층(81) 및 다수의 비트 라인(86)이 형성될 수 있다. 상기 다수의 비트 라인(86)은 상기 다수의 비트 플러그(84)에 접촉될 수 있다. 상기 선택 라인 분리 패턴(68) 및 상기 제3 상부 절연 층(81)은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물, 저-유전물, 또는 이들의 조합과 같은 절연층을 포함할 수 있다. 상기 다수의 비트 플러그(84) 및 상기 다수의 비트 라인(86)의 각각은 금속, 금속 질화물, 금속 산화물, 금속 실리사이드, 폴리실리콘, 도전성 카본, 또는 이들의 조합과 같은 도전층을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 대체 도전성 라인(35)은 소스 라인 또는 공통 소스 라인(common source line; CSL)에 해당될 수 있다. 상기 분리 트렌치(63T)는 워드 라인 컷(word line cut)에 해당될 수 있다. 상기 다수의 전극 층(45) 중 몇몇은 워드 라인(word line)에 해당될 수 있다. 상기 다수의 전극 층(45) 중 최하층은 게이트-유도 드레인 누설(gate-induced drain leakage; GIDL) 제어 라인에 해당될 수 있다. 상기 다수의 전극 층(45) 중 아래에서 두 번째 층은 접지 선택 라인(ground selection line; GSL) 또는 소스 선택 라인(source selection line; SSL)에 해당될 수 있다. 상기 다수의 전극 층(45) 중 최상층은 게이트-유도 드레인 누설(gate-induced drain leakage; GIDL) 제어 라인에 해당될 수 있다. 상기 다수의 전극 층(45) 중 위에서 아래로 두 번째 층은 스트링 선택 라인(string selection line; SSL) 또는 드레인 선택 라인(drain selection line; DSL)에 해당될 수 있다.
도 12를 참조하면, 상기 다수의 전극 층(45)의 각각은 상기 분리 트렌치(63T)에 가까울수록 큰 높이를 보일 수 있다. 상기 다수의 전극 층(45)의 각각은 상기 분리 트렌치(63T)에 가까운 부분에서 제1 높이(d1)를 가질 수 있으며 상기 분리 트렌치(63T)에서 멀리 떨어진 부분에서 제2 높이(d2)를 가질 수 있다. 상기 제1 높이(d1)는 상기 제2 높이(d2)보다 클 수 있다.
도 1, 및 도 4 내지 도 12를 다시 한번 참조하면, 본 개시의 실시예에 따른 습식 식각 시스템 운전 방법은 제N 식각 용액을 갖는 식각 장치(113)를 제공하는 것(B10)을 포함할 수 있다. 상기 식각 장치(113)에 제N 배치 기판들을 로딩하여 제N 번째 식각 공정이 수행될 수 있다(B20). 상기 배출 라인(155)을 통하여 상기 제N 식각 용액 중 일부분이 배출될 수 있다(B30). 상기 제N 식각 용액 중 일부분을 배출하는 분량은 상기 제N 식각 용액의 5% 내지 50% 일 수 있다. 일 실시예에서, 상기 제N 식각 용액 중 일부분을 배출하는 분량은 상기 제N 식각 용액의 약30% 일 수 있다.
상기 공급 장치(213)로부터 상기 식각 장치(113)에 제N+1 식각 용액이 보충될 수 있다(B40). 상기 식각 장치에 상기 제N+1 식각 용액을 보충하는 분량은 상기 제N 식각 용액 중 일부분을 배출하는 분량과 실질적으로 동일할 수 있다. 상기 식각 장치(113)에 제N+1 배치 기판들을 로딩하여 제N+1 번째 식각 공정이 수행될 수 있다(B50). 상기 제N+1 식각 용액의 온도는 상기 제N+1 식각 공정의 온도 관리 범위 이내이거나 높을 수 있다. 상기 공급 장치(213)로부터 상기 식각 장치(113)에 보충되는 상기 제N+1 식각 용액의 온도는 상기 제N+1 번째 식각 공정의 상기 온도 관리 범위의 중앙값(Median)보다 높을 수 있다. 상기 제N+1 식각 용액의 농도는 상기 제N+1 식각 공정의 농도 관리 범위 이내이거나 높을 수 있다.
상기 제N 배치 기판들 및 상기 제N+1 배치 기판들의 각각은 상기 기판(도 4의 121) 및/또는 상기 기판(도 8의 21)을 포함할 수 있다.
상기 공급 장치(213)로부터 상기 식각 장치(113)에 보충되는 상기 제N+1 식각 용액은 적어도 하나의 화학물(chemical) 및 물을 포함할 수 있다. 상기 적어도 하나의 화학물의 중량비(wt%)는 상기 제N+1 번째 식각 공정의 상기 농도 관리 범위 이내이거나 상기 제N+1 번째 식각 공정의 상기 농도 관리 범위보다 높을 수 있다. 상기 적어도 하나의 화학물의 중량비(wt%)는 상기 제N+1 번째 식각 공정의 상기 농도 관리 범위의 중앙값(Median)보다 높을 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제N 식각 용액은 상기 적어도 하나의 화학물(chemical) 및 물을 포함할 수 있다. 상기 공급 장치(213)로부터 상기 식각 장치(113)에 보충되는 상기 제N+1 식각 용액에 있어서 상기 적어도 하나의 화학물의 중량비(wt%)는 상기 제N 식각 용액 내의 상기 적어도 하나의 화학물의 중량비(wt%)보다 높을 수 있다.
상기 적어도 하나의 화학물은 인산(H3PO4)을 포함할 수 있다. 상기 제N+1 번째 식각 공정의 온도는 160℃ 내지 170℃일 수 있다. 상기 공급 장치(213)로부터 상기 식각 장치(113)에 보충되는 상기 제N+1 식각 용액의 온도는 160℃ 내지 180℃ 일 수 있다. 일 실시예에서, 상기 공급 장치(213)로부터 상기 식각 장치(113)에 보충되는 상기 제N+1 식각 용액의 온도는 165℃ 내지 180℃ 일 수 있다. 상기 제N+1 번째 식각 공정에 있어서 상기 인산(H3PO4)의 상기 농도 관리 범위는 88 wt% 내지 95 wt% 일 수 있다. 상기 공급 장치(213)로부터 상기 식각 장치(113)에 보충되는 상기 제N+1 식각 용액에 있어서 상기 인산(H3PO4)의 중량비(wt%)는 88 wt% 내지 98 wt% 일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 공급 장치(213)로부터 상기 식각 장치(113)에 보충되는 상기 제N+1 식각 용액에 있어서 상기 인산(H3PO4)의 중량비(wt%)는 92 wt% 내지 98 wt% 일 수 있다.
상기 급수 라인(153)을 통하여 상기 식각 조(131) 내에 공급되는 물은 상기 제N 식각 용액 또는 상기 제N+1 식각 용액의 온도 및 농도를 조절하는 역할을 할 수 있다. 상기 제N 식각 용액 또는 상기 제N+1 식각 용액의 온도는 상기 급수 라인(153)을 통하여 상기 식각 조(131) 내에 공급되는 물에 의하여 낮아질 수 있다. 상기 제N 식각 용액 또는 상기 제N+1 식각 용액은 상기 급수 라인(153)을 통하여 상기 식각 조(131) 내에 공급되는 물에 의하여 희석될 수 있다. 물을 첨가하여 식각 용액의 온도를 낮추는 방법은 가열 장치를 이용하여 식각 용액의 온도를 높이는 방법에 비하여 상대적으로 짧은 시간이 소요될 수 있다. 물을 첨가하여 식각 용액의 농도를 희석하는 방법은 식각 용액 내의 물을 증발시키어 식각 용액의 농도를 높이는 방법에 비하여 상대적으로 짧은 시간이 소요될 수 있다. 본 개시의 실시예에 따르면 일 공정과 다음 공정 사이의 준비 기간을 현저히 단축할 수 있다.
상기 식각 조(131) 내의 식각 용액에 있어서, 실리카(silica)의 농도는 화학식 1과 같은 식각 기전에 의하여 식각 공정이 진행됨에 따라 점점 증가하는 경향을 보일 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 실리콘 산화물을 갖는 상기 다수의 몰드 층(41)의 식각 율은 상기 실리카(silica)의 농도 증가에 기인하여 감소될 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 실리콘 산화물을 갖는 상기 다수의 몰드 층(41)의 식각 율은 상기 인산(H3PO4)의 중량비(wt%) 증가에 의하여 상승될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 공급 장치(213)로부터 상기 식각 장치(113)에 보충되는 상기 제N+1 식각 용액에 있어서 상기 인산(H3PO4)의 중량비(wt%)는 상기 제N 식각 용액 내의 상기 인산(H3PO4)의 중량비(wt%)보다 높을 수 있다. 본 개시의 실시예에 따르면 실리카(silica)의 농도 증가에 기인한 상기 다수의 몰드 층(41)의 식각 율 감소를 상기 인산(H3PO4)의 중량비(wt%) 증가를 적용하여 보상할 수 있다. 본 개시의 실시예에 따르면 식각 용액의 소모량을 최소화할 수 있다.
도 2, 및 도 4 내지 도 12를 다시 한번 참조하면, 본 개시의 실시예에 따른 습식 식각 시스템 운전 방법은 식각 장치(113) 및 공급 장치(213)를 제공하는 것(B110)을 포함할 수 있다. 상기 식각 장치(113) 내의 제1 식각 용액은 상기 배출 라인(155)을 통하여 전부 배출될 수 있다(B120). 상기 공급 장치(213)로부터 상기 식각 장치(113)에 제2 식각 용액이 공급될 수 있다(B130).
상기 식각 장치(113)에 다수의 기판들을 로딩하여 식각 공정이 수행될 수 있다(B140). 상기 다수의 기판들은 상기 기판(도 4의 121) 및/또는 상기 기판(도 8의 21)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 식각 공정을 수행하는 것은 상기 식각 탱크(133) 내의 상기 제2 식각 용액에 상기 다수의 기판들을 담그는 것을 포함할 수 있다. 상기 식각 공정이 수행되는 동안, 상기 식각 탱크(133) 내의 상기 제2 식각 용액은 상기 순환 라인(157) 및 상기 제2 내부 히터(147)를 경유하여 순환될 수 있다. 상기 공급 장치(213)로부터 상기 식각 장치(113)에 공급되는 상기 제2 식각 용액의 온도는 상기 식각 공정의 온도 관리 범위 이내이거나 높을 수 있다. 상기 공급 장치(213)로부터 상기 식각 장치(113)에 공급되는 상기 제2 식각 용액의 농도는 상기 식각 공정의 농도 관리 범위 이내이거나 높을 수 있다.
상기 공급 장치(213)로부터 상기 식각 장치(113)에 공급되는 상기 제2 식각 용액은 적어도 하나의 화학물(chemical) 및 물을 포함할 수 있다. 상기 적어도 하나의 화학물의 중량비(wt%)는 상기 식각 공정의 농도 관리 범위 이내이거나 상기 식각 공정의 농도 관리 범위보다 높을 수 있다. 상기 적어도 하나의 화학물은 인산(H3PO4)을 포함할 수 있다. 상기 식각 공정의 온도는 160℃ 내지 170℃ 일 수 있다. 상기 공급 장치(213)로부터 상기 식각 장치(113)에 공급되는 상기 제2 식각 용액의 온도는 160℃ 내지 180℃ 일 수 있다. 상기 식각 공정에 있어서 상기 인산(H3PO4)의 농도 관리 범위는 88 wt% 내지 95 wt% 일 수 있다. 상기 공급 장치(213)로부터 상기 식각 장치(113)에 공급되는 상기 제2 식각 용액에 있어서 상기 인산(H3PO4)의 중량비(wt%)는 88 wt% 내지 98 wt% 일 수 있다.
도 3 내지 도 12를 다시 한번 참조하면, 본 개시의 실시예에 따른 습식 식각 시스템 운전 방법은 제1 식각 용액을 갖는 식각 장치(113)를 제공하는 것(B210)을 포함할 수 있다. 상기 식각 장치(113) 내의 상기 제1 식각 용액은 상기 배출 라인(155)을 통하여 전부 배출될 수 있다(B220). 상기 공급 장치(213)로부터 상기 식각 장치(113)에 제2 식각 용액이 공급될 수 있다(B230). 상기 식각 장치(113) 내에 제1 배치 기판들을 로딩하여 첫 번째 식각 공정이 수행될 수 있다(B240). 상기 공급 장치(213)로부터 상기 식각 장치(113)에 공급되는 상기 제2 식각 용액의 온도는 상기 첫 번째 식각 공정의 온도 관리 범위 이내이거나 높을 수 있다. 상기 공급 장치(213)로부터 상기 식각 장치(113)에 공급되는 상기 제2 식각 용액의 농도는 상기 첫 번째 식각 공정의 농도 관리 범위 이내이거나 높을 수 있다.
상기 배출 라인(155)을 통하여 상기 식각 장치(113) 내의 상기 제2 식각 용액 중 일부분이 배출될 수 있다(B250). 상기 제2 식각 용액 중 일부분을 배출하는 분량은 상기 제2 식각 용액의 5% 내지 50% 일 수 있다. 일 실시예에서, 상기 제2 식각 용액 중 일부분을 배출하는 분량은 상기 제2 식각 용액의 약30% 일 수 있다. 상기 공급 장치(213)로부터 상기 식각 장치(113)에 제3 식각 용액이 보충될 수 있다(B260). 상기 식각 장치에 상기 제3 식각 용액을 보충하는 분량은 상기 제N 식각 용액 중 일부분을 배출하는 분량과 실질적으로 동일할 수 있다. 상기 식각 장치(113) 내에 제2 배치 기판들을 로딩하여 두 번째 식각 공정이 수행될 수 있다(B270).
상기 공급 장치(213)로부터 상기 식각 장치(113)에 공급되는 상기 제3 식각 용액의 온도는 상기 두 번째 식각 공정의 온도 관리 범위 이내이거나 높을 수 있다. 상기 공급 장치(213)로부터 상기 식각 장치(113)에 공급되는 상기 제3 식각 용액의 농도는 상기 두 번째 식각 공정의 농도 관리 범위 이내이거나 높을 수 있다. 일 실시예에서, 상기 공급 장치(213)로부터 상기 식각 장치(113)에 공급되는 상기 제3 식각 용액의 농도는 상기 제2 식각 용액의 농도보다 높을 수 있다.
상기 제1 배치 기판들 및 상기 제2 배치 기판들의 각각은 상기 기판(도 4의 121) 및/또는 상기 기판(도 8의 21)을 포함할 수 있다. 상기 제1 식각 용액, 상기 제2 식각 용액, 및 상기 제3 식각 용액의 각각은 적어도 하나의 화학물(chemical) 및 물을 포함할 수 있다. 상기 적어도 하나의 화학물은 인산(H3PO4)을 포함할 수 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 개시에 따른 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해하여야 한다.
21: 기판 23: 제1 하부 절연 층
25: 트랜지스터 27: 제2 하부 절연 층
29: 주변 회로 배선 31: 하부 매립 도전 층
33: 중간 매립 도전 층 35: 대체 도전성 라인
38: 지지대 40T: 예비 적층 구조체
40: 적층 구조체 41: 몰드 층
43: 희생 층 43G: 캐비티
45: 전극 층 51: 채널 홀
52: 터널 절연 층 53: 전하 저장 층
54: 블로킹 층 55: 정보 저장 패턴
56: 채널 패턴 57: 코어 패턴
58: 비트 패드 59: 채널 구조체
62, 67, 81: 상부 절연 층 63T: 분리 트렌치
65: 분리 스페이서 66: 분리 절연 층
68: 선택 라인 분리 패턴 84: 비트 플러그
86: 비트 라인 113: 식각 장치
121: 기판 131: 식각 조
132: 외조 133: 식각 탱크
135: 제1 내부 히터 141: 순환 펌프
143: 보조 탱크 145: 보조 급수 라인
147: 제2 내부 히터 149: 순환 필터
151: 가스 라인 153: 급수 라인
155: 배출 라인 157: 순환 라인
213: 공급 장치 233: 혼합 탱크
235: 메인 펌프 237: 예열 히터
239: 메인 필터 241: 메인 급수 라인
243, 245, 247: 약품 유입 라인 249: 공급 라인
25: 트랜지스터 27: 제2 하부 절연 층
29: 주변 회로 배선 31: 하부 매립 도전 층
33: 중간 매립 도전 층 35: 대체 도전성 라인
38: 지지대 40T: 예비 적층 구조체
40: 적층 구조체 41: 몰드 층
43: 희생 층 43G: 캐비티
45: 전극 층 51: 채널 홀
52: 터널 절연 층 53: 전하 저장 층
54: 블로킹 층 55: 정보 저장 패턴
56: 채널 패턴 57: 코어 패턴
58: 비트 패드 59: 채널 구조체
62, 67, 81: 상부 절연 층 63T: 분리 트렌치
65: 분리 스페이서 66: 분리 절연 층
68: 선택 라인 분리 패턴 84: 비트 플러그
86: 비트 라인 113: 식각 장치
121: 기판 131: 식각 조
132: 외조 133: 식각 탱크
135: 제1 내부 히터 141: 순환 펌프
143: 보조 탱크 145: 보조 급수 라인
147: 제2 내부 히터 149: 순환 필터
151: 가스 라인 153: 급수 라인
155: 배출 라인 157: 순환 라인
213: 공급 장치 233: 혼합 탱크
235: 메인 펌프 237: 예열 히터
239: 메인 필터 241: 메인 급수 라인
243, 245, 247: 약품 유입 라인 249: 공급 라인
Claims (20)
- 제N 식각 용액을 갖는 식각 장치를 제공하고,
상기 식각 장치에 제N 배치 기판들을 로딩하여 제N 식각 공정을 수행하고,
상기 제N 식각 용액 중 일부분을 배출하고,
상기 식각 장치에 연결된 공급 장치로부터 상기 식각 장치에 제N+1 식각 용액을 보충하고,
상기 식각 장치에 제N+1 배치 기판들을 로딩하여 제N+1 식각 공정을 수행하는 것을 포함하되,
상기 제N+1 식각 용액의 온도는 상기 제N+1 식각 공정의 온도 관리 범위 이내이거나 상기 제N+1 식각 공정의 온도 관리 범위보다 높고,
상기 제N+1 식각 용액의 농도는 상기 제N+1 식각 공정의 농도 관리 범위 이내이거나 상기 제N+1 식각 공정의 농도 관리 범위보다 높고,
상기 공급 장치로부터 상기 식각 장치에 보충되는 상기 제N+1 식각 용액은 적어도 하나의 화학물(chemical) 및 물을 포함하고,
상기 공급 장치로부터 상기 식각 장치에 보충되는 상기 제N+1 식각 용액에 있어서 상기 적어도 하나의 화학물의 중량비(wt%)는 상기 제N 식각 용액 내의 상기 적어도 하나의 화학물의 중량비(wt%)보다 높고,
상기 제N 식각 용액의 상기 제N 배치 기판들에 대한 식각 율 및 상기 제N+1 식각 용액의 상기 제N+1 배치 기판들에 대한 식각 율은 동일한 습식 식각 시스템 운전 방법(여기서, N는 양의 정수이다). - 제1 항에 있어서,
상기 제N 식각 용액 중 일부분을 배출하는 분량은 상기 제N 식각 용액의 5% 내지 50% 이고,
상기 식각 장치에 상기 제N+1 식각 용액을 보충하는 분량은 상기 제N 식각 용액 중 일부분을 배출하는 분량과 동일한 습식 식각 시스템 운전 방법. - 제1 항에 있어서,
상기 공급 장치로부터 상기 식각 장치에 보충되는 상기 제N+1 식각 용액의 온도는 상기 제N+1 식각 공정의 상기 온도 관리 범위의 중앙값(Median)보다 높은 습식 식각 시스템 운전 방법. - 제1 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 화학물의 중량비(wt%)는 상기 제N+1 식각 공정의 상기 농도 관리 범위 이내이거나 상기 제N+1 식각 공정의 상기 농도 관리 범위보다 높은 습식 식각 시스템 운전 방법. - 제4 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 화학물의 중량비(wt%)는 상기 제N+1 식각 공정의 상기 농도 관리 범위의 중앙값(Median)보다 높은 습식 식각 시스템 운전 방법. - 삭제
- 제4 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 화학물은 인산(H3PO4)을 포함하되,
상기 제N+1 식각 공정의 온도는 160℃ 내지 170℃ 이고,
상기 공급 장치로부터 상기 식각 장치에 보충되는 상기 제N+1 식각 용액의 온도는 160℃ 내지 180℃ 인 습식 식각 시스템 운전 방법. - 제7 항에 있어서,
상기 공급 장치로부터 상기 식각 장치에 보충되는 상기 제N+1 식각 용액의 온도는 165℃ 내지 180℃ 인 습식 식각 시스템 운전 방법. - 제7 항에 있어서,
상기 제N+1 식각 공정에 있어서 상기 인산(H3PO4)의 상기 농도 관리 범위는 88 wt% 내지 95 wt% 이고,
상기 공급 장치로부터 상기 식각 장치에 보충되는 상기 제N+1 식각 용액에 있어서 상기 인산(H3PO4)의 중량비(wt%)는 88 wt% 내지 98 wt% 인 습식 식각 시스템 운전 방법. - 제9 항에 있어서,
상기 공급 장치로부터 상기 식각 장치에 보충되는 상기 제N+1 식각 용액에 있어서 상기 인산(H3PO4)의 중량비(wt%)는 92 wt% 내지 98 wt% 인 습식 식각 시스템 운전 방법. - 제9 항에 있어서,
상기 공급 장치로부터 상기 식각 장치에 보충되는 상기 제N+1 식각 용액에 있어서 상기 인산(H3PO4)의 중량비(wt%)는 상기 제N 식각 용액 내의 상기 인산(H3PO4)의 중량비(wt%)보다 높은 습식 식각 시스템 운전 방법. - 제1 항에 있어서,
상기 식각 장치는
식각 탱크;
상기 식각 탱크에 연결된 순환 라인; 및
상기 순환 라인에 접속되고, 상기 식각 탱크에서 상기 식각 탱크로 순환되는 식각 용액을 식각 공정의 온도 관리 범위 이내로 가열하는 내부 히터; 및
상기 식각 탱크에 연결된 배출 라인을 포함하는 습식 식각 시스템 운전 방법. - 제N 식각 용액을 갖는 식각 장치를 제공하고,
상기 식각 장치에 제N 배치 기판들을 로딩하여 제N 식각 공정을 수행하고,
상기 제N 식각 용액 중 일부분을 배출하고,
상기 식각 장치에 연결된 공급 장치로부터 상기 식각 장치에 제N+1 식각 용액을 보충하고,
제N+1 배치 기판들 각각의 일면 상에 다수의 몰드 층 및 다수의 희생 층이 번갈아 가며 적층된 적층 구조체를 형성하고,
상기 적층 구조체를 관통하는 트렌치를 형성하되, 상기 트렌치의 측벽들에 상기 몰드 층 및 상기 다수의 희생 층의 측면들을 노출하고,
상기 다수의 희생 층을 제거하여 상기 다수의 몰드 층 사이에 다수의 캐비티를 형성하고,
상기 다수의 캐비티 내에 다수의 전극 층을 형성하는 것을 포함하되,
상기 다수의 희생 층을 제거하는 것은,
상기 식각 장치에 상기 제N+1 배치 기판들을 로딩하여 제N+1 식각 공정을 수행하는 것을 포함하고,
상기 제N+1 식각 용액의 온도는 상기 제N+1 식각 공정의 온도 관리 범위 이내이거나 상기 제N+1 식각 공정의 온도 관리 범위보다 높고,
상기 제N+1 식각 용액의 농도는 상기 제N+1 식각 공정의 농도 관리 범위 이내이거나 상기 제N+1 식각 공정의 농도 관리 범위보다 높고,
상기 공급 장치로부터 상기 식각 장치에 보충되는 상기 제N+1 식각 용액은 적어도 하나의 화학물(chemical) 및 물을 포함하고,
상기 공급 장치로부터 상기 식각 장치에 보충되는 상기 제N+1 식각 용액에 있어서 상기 적어도 하나의 화학물의 중량비(wt%)는 상기 제N 식각 용액 내의 상기 적어도 하나의 화학물의 중량비(wt%)보다 높고,
상기 제N 식각 용액의 상기 제N 배치 기판들에 대한 식각 율 및 상기 제N+1 식각 용액의 상기 제N+1 배치 기판들에 대한 식각 율은 동일한 반도체 소자 형성 방법(여기서, N는 양의 정수이다). - 제13 항에 있어서,
상기 다수의 캐비티의 각각은 상기 트렌치에 가까울수록 큰 높이를 갖는 반도체 소자 형성 방법. - 제1 식각 용액을 갖는 식각 장치를 제공하고,
상기 식각 장치에 제1 배치 기판들을 로딩하여 제1 식각 공정을 수행하고,
상기 식각 장치 내의 상기 제1 식각 용액을 모두 배출하고,
상기 식각 장치에 연결된 공급 장치로부터 제2 식각 용액을 공급하고,
상기 식각 장치에 제2 배치 기판들을 로딩하여 제2 식각 공정을 수행하는 것을 포함하되,
상기 공급 장치로부터 상기 식각 장치에 공급되는 상기 제2 식각 용액의 온도는 상기 제2 식각 공정의 온도 관리 범위 이내이거나 상기 제2 식각 공정의 온도 관리 범위보다 높고,
상기 공급 장치로부터 상기 식각 장치에 공급되는 상기 제2 식각 용액의 농도는 상기 제2 식각 공정의 농도 관리 범위 이내이거나 상기 제2 식각 공정의 농도 관리 범위보다 높고,
상기 공급 장치로부터 상기 식각 장치에 보충되는 상기 제2 식각 용액은 적어도 하나의 화학물(chemical) 및 물을 포함하고,
상기 공급 장치로부터 상기 식각 장치에 보충되는 상기 제2 식각 용액에 있어서 상기 적어도 하나의 화학물의 중량비(wt%)는 상기 제1 식각 용액 내의 상기 적어도 하나의 화학물의 중량비(wt%)보다 높고,
상기 제1 식각 용액의 상기 제1 배치 기판들에 대한 식각 율 및 상기 제2 식각 용액의 상기 제2 배치 기판들에 대한 식각 율은 동일한 습식 식각 시스템 운전 방법. - 제15 항에 있어서,
상기 식각 장치는
식각 탱크;
상기 식각 탱크에 연결된 순환 라인; 및
상기 순환 라인에 접속되고, 상기 식각 탱크에서 상기 식각 탱크로 순환되는 상기 제2 식각 용액을 상기 식각 공정의 온도 관리 범위 이내로 가열하는 내부 히터를 포함하고,
상기 식각 장치에 상기 기판을 로딩하여 상기 식각 공정을 수행하는 것은
상기 식각 탱크 내의 상기 제2 식각 용액에 상기 기판을 담그고,
상기 식각 탱크 내의 상기 제2 식각 용액을 상기 순환 라인 및 상기 내부 히터를 경유하여 순환시키는 것을 포함하는 습식 식각 시스템 운전 방법. - 제15 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 화학물의 중량비(wt%)는 상기 식각 공정의 농도 관리 범위 이내이거나 상기 식각 공정의 농도 관리 범위보다 높은 습식 식각 시스템 운전 방법. - 제17 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 화학물은 인산(H3PO4)을 포함하되,
상기 식각 공정의 온도는 160℃ 내지 170℃ 이고,
상기 공급 장치로부터 상기 식각 장치에 공급되는 상기 제2 식각 용액의 온도는 160℃ 내지 180℃ 인 습식 식각 시스템 운전 방법. - 제1 식각 용액에 의해 제1 기판이 로딩되고 제1 식각 공정이 수행되는 식각 장치를 제공하고,
상기 식각 장치에 연결된 공급 장치로부터 제2 식각 용액을 공급하고,
상기 식각 장치에서 상기 제2 식각 용액에 의해 제2 기판이 로딩되고 제2 식각 공정을 수행하는 것을 포함하되,
상기 제2 식각 용액의 온도는 상기 제2 식각 공정의 온도 관리 범위 이내이거나 상기 제2 식각 공정의 온도 관리 범위보다 높고,
상기 제2 식각 용액의 농도는 상기 제2 식각 공정의 농도 관리 범위 이내이거나 상기 제2 식각 공정의 농도 관리 범위보다 높고,
상기 공급 장치로부터 상기 식각 장치에 보충되는 상기 제2 식각 용액은 적어도 하나의 화학물(chemical) 및 물을 포함하고,
상기 공급 장치로부터 상기 식각 장치에 보충되는 상기 제2 식각 용액은 상기 적어도 하나의 화학물의 중량비(wt%)는 상기 제1 식각 용액 내의 상기 적어도 하나의 화학물의 중량비(wt%)보다 높고,
상기 제1 식각 용액의 상기 제1 기판에 대한 식각 율 및 상기 제2 식각 용액의 상기 제2 기판에 대한 식각 율은 동일한 습식 식각 시스템 운전 방법. - 제1 식각 용액에 의해 제1 기판이 로딩되고, 제1 식각 공정이 수행되고, 제2 식각 용액에 의해 제2 기판이 로딩되고, 제2 식각 공정이 수행되는 식각 장치; 및
상기 식각 장치에 상기 제2 식각 용액을 공급하는 공급 장치를 포함하되,
상기 식각 장치는
식각 탱크;
상기 식각 탱크에 연결된 순환 라인;
상기 순환 라인에 접속되고, 상기 식각 탱크에서 상기 식각 탱크로 순환되는 상기 제1 식각 용액을 제1 온도로 가열하는 내부 히터; 및
상기 식각 탱크에 연결된 배출 라인을 포함하고,
상기 공급 장치는
혼합 탱크; 및
상기 혼합 탱크에서 상기 식각 장치로 공급되는 상기 제2 식각 용액을 제2 온도로 가열하는 예열 히터를 포함하되,
상기 제1 온도는 상기 제1 식각 공정의 온도 관리 범위 이내이고,
상기 제2 온도는 상기 제2 식각 공정의 온도 관리 범위 이내이거나 상기 제2 식각 공정의 온도 관리 범위보다 높고,
상기 제2 식각 용액은 적어도 하나의 화학물(chemical) 및 물을 포함하고,
상기 제2 식각 용액은 상기 적어도 하나의 화학물의 중량비(wt%)는 상기 제1 식각 용액 내의 상기 적어도 하나의 화학물(chemical)의 중량비(wt%)보다 높고,
상기 제1 식각 용액의 상기 제1 기판에 대한 식각 율 및 상기 제2 식각 용액의 상기 제2 기판에 대한 식각 율은 동일한 습식 식각 시스템.
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