KR20210129692A - 습식 화학에 의한 에스아이3엔4 선택성 제거의 필요성 - Google Patents

습식 화학에 의한 에스아이3엔4 선택성 제거의 필요성 Download PDF

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Abstract

기판의 가공을 위한 시스템 및 기판의 가공을 위한 방법을 개시한다. 기판의 가공을 위한 시스템은 기판을 수용하도록 설계된 가공 챔버를 포함하며, 여기에서 기판은 가공 챔버 중의 식각제에 노출되어 기판의 일부가 제거되고 기판에 접근하게 된다. 식각 용액 중의 부산물; 및 부산물을 침전물로 전환시키고 침전물을 제거하며, 이에 의해 부산물을 제거하도록 설계된 부산물 제거 섹션을 개시한다. 식각 용액은 부산물 제거 후에 가공 챔버로 다시 순환된다.

Description

습식 화학에 의한 에스아이3엔4 선택성 제거의 필요성
관련출원
본원은 2019년 2월 20일자로 출원된 미국 가 출원 제 62/808,046 호에 대한 우선권과 이득을 주장하며, 그 내용 전체가 본원에 참고로 인용된다.
기술분야
본 개시내용은 일반적으로 반도체 설계 및 제조에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 집적 회로 장치로부터 유전체층을 제거하는 방법에 관한 것이다.
배경
집적 회로는 정보 산업의 기초이다. 5G, 인공지능, 사물 인터넷, 자율 주행 및 기타 기술의 개발 및 적용은 모두 프로세서 및 메모리와 같은 집적 회로에 의존한다. 보다 높은 성능과 보다 낮은 비용의 집적 회로의 추구는 보다 높은 집적 밀도 집적 회로로 이어졌다. 이는 습식 식각 장비와 같은 다양한 반도체 제조 장비에 대한 도전을 나타낸다.
집적 회로(IC) 장치의 제조 중에, 유전체층은 종종 제조 공정을 지원하는데 사용된다. 제조 공정을 지원한 후에, 질화 규소층은 제거되어야 한다.
산화 규소에 선택적인 IC 장치로부터 질화 규소층을 제거하기 위한, 즉 산화 규소를 감지할 수 있을 정도로 공격하지 않으면서 질화 규소를 제거하기 위한 다수의 공정이 공지되어 있다. 하나의 제거 공정에서, 질화 규소층을 함유하는 기판을 고온(100℃) 수에 침지시킨다. 다른 제거 공정은 인산(H3PO4)을 사용한다. 저온에서, 인산은 질화 규소를 감지할 수 있을 정도로 공격할 수 없기 때문에 질화 규소를 현저하게 식각할 수 없다. 보다 높은 온도는 질화 규소의 식각 속도뿐만 아니라, 산화 규소의 공격도 가속화한다. 그 결과, 인산을 사용하여 질화 규소 구조물을 식각하기가 어려웠다.
상기에 비추어, 질화 규소를 선택적으로 제거하는 효율적인 또는 비용 효과적인 방법이 요구된다.
첫 번째 태양에 따라, 반도체 장치 구조물로부터 물질, 예를 들어 유전체 물질을 제거하는 방법은 가공 챔버 및 부산물 제거 섹션을 포함할 수 있다. 가공 챔버는 반도체 장치 구조물을 수용하도록 설계될 수 있다. 반도체 장치 구조물을 가공 챔버에서 식각액(etchant)에 노출시켜 구조물의 일부를 제거하고 식각액에 들어가는 부산물을 생성시킬 수 있다. 부산물 제거 섹션은 부산물을 침전물로 전환시키고 침전물을 제거하며, 이에 의해 부산물을 연속적으로 제거하도록 설계될 수 있다.
몇몇 태양에서, 부산물 제거 섹션은 침전 촉진제 공급 부분을 포함한다.
몇몇 태양에서, 침전 촉진제 공급 부분은 침전물을 제거하도록 설계된 필터를 포함한다.
몇몇 태양에서, 부산물 제거 섹션은 필터의 상류 쪽에 제공된 침전 챔버를 추가로 포함한다. 침전 촉진제 공급 부분은 침전 챔버에 침전 촉진제를 공급하도록 설계된다.
몇몇 태양에서, 시스템은 식각액 가공 섹션을 포함한다. 식각액 가공 섹션은 식각액을 제조하도록 설계된다.
몇몇 태양에서, 식각액 가공 섹션은 식각액을 저장하도록 설계된다.
몇몇 태양에서, 식각액 가공 섹션은 화학작용제를 공급하기 위한 화학작용제 공급 섹션을 포함한다.
몇몇 태양에서, 식각액 가공 섹션은 화학작용제의 혼합 및 저장을 위한 공동을 포함한다.
몇몇 태양에서, 필터는 예를 들어 약 0.22 마이크로미터 이하의 직경을 갖는다.
두 번째 태양에 따라, 반도체 장치 구조물로부터 물질, 예를 들어 유전체 물질을 제거하기 위한 방법은 식각액을 가공 챔버내에 도입시켜 반도체 장치 구조물의 일부를 제거하고 부산물을 생성시키며; 부산물을 침전물로 전환시키고; 침전물을 제거하고, 이에 의해 부산물을 연속적으로 제거하는 단계를 포함한다.
몇몇 태양에서, 부산물을 침전물로 전환시키는 것은 식각액에 침전 촉진제를 공급하는 단계를 포함한다.
몇몇 태양에서, 침전물 제거는 침전물을 여과함을 포함한다.
몇몇 태양에서, 식각액은 인산-함유 용액을 포함한다.
몇몇 태양에서, 기판 부분은 질화 규소를 포함한다.
몇몇 태양에서, 부산물은 규산을 포함한다.
몇몇 태양에서, 침전 촉진제는 하기 중 하나 이상을 포함한다: 불화 수소, 수, 아미노산, 아민, 또는 Ca 또는 Mg를 함유하는 무기염 등.
몇몇 태양에서, 침전 촉진제는 부산물이 침전 촉진제상에 침전되게 한다. 침전 촉진제는 하기 중 하나 이상을 포함한다: 분자체, 실리케이트 분말, 석영, 또는 실록산.
몇몇 태양에서, 부산물 농도를 실시간으로 모니터링한다.
몇몇 태양에서, 침전 촉진제를 비율로 도입시킨다.
몇몇 태양에서, 침전 촉진제를 비율 이외의 양으로 도입시킨다.
몇몇 태양에서, 침전 촉진제는 부산물의 온도를 보다 높거나 보다 낮게 변화되게 한다.
세 번째 태양에 따라, 반도체 장치 구조물로부터 물질, 예를 들어 유전체 물질을 제거하기 위한 방법은 반도체 장치 구조물을, 유전체 물질과 같은 물질에 대해 양성 식각 선택성을 나타내는 용액에 노출시키고; 용액이 산화 규소에 대해 음성 식각 선택성을 나타내도록 하는 방식으로 반도체 장치 구조물로부터 유전체 물질을 화학적으로 제거하는 단계를 포함한다.
몇몇 태양에서, 유전체 물질은 예를 들어 질화 규소를 포함한다.
몇몇 태양에서, 방법은 질화 규소를 부산물로 전환시킴을 추가로 포함한다.
몇몇 태양에서, 방법은 부산물을 침전물로 전환시킴을 추가로 포함한다.
몇몇 태양에서, 방법은 침전물을 용액으로부터 제거함을 추가로 포함한다.
몇몇 태양에서, 방법은 용액의 조성을 실시간으로 모니터링함을 추가로 포함한다.
본 발명의 상기 및 다른 장점을 하기의 명세서 및 첨부된 도면을 참조하여 쉽게 이해할 수 있으며, 도면에서:
도 1은 본 개시내용의 구현예에 따른 기판의 가공 시스템을 예시하고;
도 2는 본 개시내용의 구현예에 따라 가공되는 기판의 횡단면도를 예시하고;
도 3은 본 개시내용의 구현예에 따른 기판의 가공 시스템을 예시하고;
도 4는 본 발명의 구현예에 따른 부산물 제거 섹션을 예시하고;
도 5는 본 개시내용의 구현예에 따른 기판의 가공 시스템을 예시하고;
도 6a는 본 발명의 하나의 구현예에 따른 식각액 가공 섹션 및 제1 순환 라인과의 연결 방식을 예시하고;
도 6b는 본 발명의 또 다른 구현예에 따른 식각액 가공 섹션 및 제1 순환 라인과의 연결 방식을 예시하고;
도 6c는 본 발명의 더욱 또 다른 구현예에 따른 식각액 가공 섹션 및 제1 순환 라인과의 연결 방식을 예시하고;
도 7은 본 개시내용의 구현예에 따른 기판의 가공 시스템을 예시하고;
도 8은 본 개시내용의 구현예에 따른 기판의 가공 방법의 흐름도를 예시한다.
본 개시내용의 바람직한 구현예를 첨부된 도면을 참조하여 하기 본원에서 기재할 수 있다. 하기의 설명에서, 주지된 기능 또는 구성은 본 개시내용을 불필요한 상세함으로 모호하게 할 수 있기 때문에 상세히 기재하지 않는다. 본 개시내용에 대해서, 하기의 용어 및 정의를 적용할 것이다.
본 명세서 전체를 통해 "하나의 구현예" 또는 "구현예"란 언급은 구현예와 관련하여 기재된 특정한 특징, 구조물 또는 특성이 청구된 발명의 요지의 적어도 하나의 구현예에 포함됨을 의미한다. 따라서, 본 명세서 전체를 통해 다양한 곳에서 "하나의 구현예에서" 또는 "구현예"란 어구의 출현은 반드시 모두 동일한 구현예를 지칭하는 것은 아니다. 더욱 또한, 특정한 특징, 구조물 또는 특성을 하나 이상의 구현예에서 병용할 수 있다.
하기에 기재된 공정 단계가 IC 장치의 제조를 위한 완전한 공정 흐름을 형성할 수 있는 것은 아니다. 단지 본 발명을 이해하는데 필요한 공정 단계를 개시할 뿐이다.
습식 식각 기술은 반도체 제조 기술의 핵심 기술 중 하나이다. 기판을 식각하는 경우, 식각률을 정확하게 조절하고 특정 물질에 대한 식각 선택성을 획득하기 위해서, 온도와 같은 반응 공정 조건을 충족시키는 것 외에, 대개는 식각액 또는 식각 용액 중의 다양한 성분의 함량 또는 농도를 오차 범위내에서 유지시키는 것이 필요하다. 예를 들어, 한편으로 식각 반응이 진행됨에 따라, 식각 용액(etching solution) 중의 활성 성분이 점차적으로 소모될 수 있다. 따라서, 식각 용액의 조성을 실시간으로 모니터링하고 소모된 활성 성분을 시간에 맞춰 보충할 필요가 있다. 다른 한편으로, 식각 반응은 다양한 식각 부산물을 생성시킬 것이다. 이러한 부산물을 제때에 제거할 수 없다면, 이들 부산물은 식각 공정에 잠재적인 불리한 영향을 미칠 수 있다. 불행하게도, 현재의 습식 식각 장비에 대한 설계 노력은 주로 전자에 초점을 두고 있으며, 후자는 충분한 주목을 받고 있지 않다. 이로 인해 관련된 식각 장비는 일반적으로 식각 부산물을 제거하는 능력이 결여되어 있다. 그러나, 집적 회로의 집적도 및 복잡성이 증가함에 따라, 이러한 기능의 결여는 식각 용액의 재활용률을 감소시킬 뿐만 아니라, 매우 미세한 반도체 장치 구조물을 형성시키기 어렵게 만든다.
특히, 현재의 NAND 메모리는 일반적으로 3D 구조로 구성된다. 3D 구조를 형성시키기 위한 핵심 단계는 규소와 같은 반도체 기판상에 교번 적층된 질화 규소층 및 이산화 규소층으로 이루어지는 스택을 형성시키는 것을 포함한다. 기판에 도달하기 위해서 건식 식각 기술에 의해 스택을 통해 트랜치를 형성시킨다. 3D NAND의 구성은 2019년 7월 21일자로 출원된 미국 특허출원 제 16/517,600 호에 언급되어 있으며, 상기 출원은 2017년 1월 20일자로 출원된 미국 가 출원 제 62/448,677 호에 대한 우선권과 이득을 주장하는, 2018년 1월 19일자로 출원된 PCT 출원 제 PCT/US18/14408 호의 우선권과 이득을 주장한다. 3D 강유전체 산화물 메모리 장치의 구성은 미국 특허출원 제 16/517,598 호에 언급되어 있으며, 상기 출원은 2017년 1월 20일자로 출원된 미국 가 출원 제 62/448,677 호를 청구하는, 2018년 1월 19일자로 출원된 PCT 출원 제 PCT/US18/14416 호의 우선권과 이득을 주장한다. 이들 출원은 본원과 공동으로 소유되고 그 전체가 본원에 참고로 인용된다.
질화 규소 물질층을 주요 식각액으로서 인산을 사용하는 식각 용액에 의해 선택적으로 제거한다, 구체적으로 스택 중의 질화 규소를 스택 중에 형성된 트렌치를 통해 식각액에 노출시키고 이에 의해 질화 규소가 제거된다. 3D NAND 메모리의 경우, 저장 밀도를 증가시키는 주요 방법은 3D 구조물 중의 층수, 즉 질화 규소층과 이산화 규소층의 수를 증가시키는 것이다. 그러나, 질화 규소층 및 이산화 규소층의 층수의 증가는 제거해야하는 질화 규소량의 증가뿐만 아니라 증가된 종횡비에 의해 야기된 식각 깊이의 증가를 의미한다. 이 경우에, 부산물 식각 효과가 무시될 수 있다. 인산 용액에 의한 질화 규소의 식각에 의해 형성된 주요 식각 부산물은 오쏘규산(Si(OH)4) 및 인산 용액의 형태로 존재하는 규산이다. 발명자는 실제로 3D 구조물의 층수가 증가함에 따라, 인산 용액에 들어가는(예를 들어 용해되는) 오쏘규산이 보다 더 중합되고 결국에는 식각 공정 동안 그의 용해도 한계를 벗어나 침전하게 되는 듯함을 발견하였다. 이러한 현상은 추가적인 질화 규소 식각을 방지하고 심지어는 구조물의 표면상에 입자 오염을 야기하여, 목적하는 높은 종횡비 구조물의 형성을 어렵게 한다. 현재, 관련된 분야의 식각 장비는 상기 문제를 해결하거나 완화시킬 수 없다.
본 개시내용의 구현예를 도면을 참조하여 하기에 기재할 것이다.
도 1은 본 개시내용의 구현예에 따른 기판의 가공을 위한 시스템(1)을 예시한다. 도 1에 예시된 바와 같이, 기판 가공을 위한 시스템(1)은 가공 챔버(10) 및 부산물 제거 섹션(20)을 포함한다. 가공 챔버(10)는 기판(100)을 수용하도록 설계되며, 여기에서 기판(100)이 식각액에 노출되어 기판(100)의 일부가 제거되고 식각액에 들어가는(예를 들어 용해되는 등) 부산물이 생성된다. 부산물 제거 섹션(20)은 생성된 부산물을 침전물로 전환시키고 침전물을 제거하며, 이에 의해 부산물을 제거하도록 설계된다.
상기 시스템에 의해, 식각 용액 중의 잠재적으로 불리한 영향을 미치는 식각 부산물을 식각 공정 동안 시간에 맞춰 제거하거나 감소시킬 수 있으며, 이에 의해 식각 공정이 잘 수행될 수 있게 한다. 상기에서 언급한 바와 같이, 이는 3D NAND 메모리의 제조 중 질화 규소의 선택적인 제거에 특히 중요하다. 본 개시내용의 구현예에 따라, 식각액은 인산 용액을 포함할 수 있다. 기판(100)의 제거된 부분은 질화 규소를 포함한다.
도 2는 본 개시내용의 구현예에 따라 가공되는 기판(100)의 횡단면도를 예시한다. 기판(100)은 3D NAND 메모리의 제조에 특히 적합하다. 도 2에 도시된 바와 같이, 기판(100)은 기판(101)(예를 들어 규소 기판) 및 기판(101)상의 스택(102)을 포함할 수 있다. 스택(102)은 기판(101)상에 번갈아 포개지는 이산화 규소층(1021) 및 질화 규소층(1022)을 포함한다. 기판(100)은 또한 스택(102)을 통해 연장되는 구멍(103)을 포함한다. 식각 공정 동안, 기판(100)은 가공 챔버(10) 중에 배치되고 구멍(103)에 들어가는 식각액 또는 식각 용액에 노출되며 이에 의해 스택(102) 중의 각각의 질화 규소층(1022)이 제거된다.
도 3은 본 개시내용의 구현예에 따른 기판의 가공을 위한 시스템을 예시한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 가공 챔버(10) 및 부산물 제거 섹션(20)이 제1 순환 방향(A)으로 식각 용액을 순환시키기 위한 제1 순환 라인(50)에 제공된다. 제1 순환 라인(50)은 제1 라인(51) 및 제2 라인(52)을 포함한다. 제1 라인(51)은 식각 용액을 가공 챔버(10)로부터 부산물 제거 부분(20)으로 유도하도록 설계될 수 있고, 제2 라인(52)은 식각액을 다시 부산물 제거 섹션(20)으로부터 가공 챔버(10)로 전달하도록 설계된다. 상기 시스템 배열에 따라, 식각액은 가공 챔버(10)와 부산물 제거 섹션(20) 사이를 순환할 수 있으며, 따라서 재순환될 수 있고, 이는 가공 용량 및 물질 활용을 증가시킨다. 또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 펌프(P) 및 밸브(V)가 식각 용액의 흐름 및 유량을 조절하기 위한 실제 필요에 따라 새로운 순환 회로(50)에 제공된다. 다른 추가적인 장치(도시 안 됨), 예를 들어 가열 기체, 다양한 센서, 압력 게이지 등이 또한 제1 순환 라인(50)에 제공될 수 있으며, 이는 본 개시내용의 구현예에서 제한되지 않음은 물론이다.
도 4는 본 발명의 구현예에 따른 부산물 제거 섹션을 예시한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 부산물 제거 섹션(20)은 침전 촉진제 공급 섹션(21) 및 필터(22)를 포함한다. 침전 촉진제 공급 섹션(21)은 필터(22)의 상류 쪽에, 예를 들어 제1 순환 방향(A)으로, 식각 부산물을 침전물로 전환시키기 위한 침전 촉진제를 공급하도록 설계된다. 필터(22)는 생성된 침전물을 제거하도록 설계된다.
식각액이 인산 용액이고 식각되는 물질층이 질화 규소층인 경우에, 상술한 바와 같이, 침전물을 형성하기 쉬운 식각 부산물은 인산 용액 중의 오쏘규산 형태로 존재하는 규산이다. 상응하게, 침전 촉진제는 하기 중 적어도 하나를 포함할 수 있다: 불화 수소, H2O, 아미노산, 아민, Ca, Mg 등을 함유하는 무기염. 예를 들어, 침전 촉진제가 불화 수소인 경우에, 침전물을 생성시키는 반응을 하기 식에 의해 나타낸다:
nSi(OH)4 + mHF ↔ [Sin(OH)4n-mFm] ↓ + mH2O
침전 촉진제는 구조물 표면상에 규산이 침전되게 하는 고체 구조물을 포함한다. 상기와 같은 고체 구조물은 비제한적으로 분말 또는 블럭 형태의 SiO2, 또는 분자체 등을 포함할 수 있다.
침전 촉진제는 부산물을 가열하거나 냉각시켜 침전을 가속화할 수 있다.
도 5는 본 개시내용의 구현예에 따른 기판의 가공을 위한 시스템을 예시한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 기판 가공 시스템은 제1 순환 라인(50)에 연결된 식각액 가공 섹션(30)을 추가로 포함한다. 식각 용액 가공 섹션(30)은 하기의 기능 중 적어도 하나를 성취하도록 설계된다: 1) 식각 용액의 제조 및 저장; 2) 제조된 식각 용액의 제1 순환 라인에의 공급; 및 3) 식각액 조절을 위해 화학작용제를 제1 순환 라인에 공급함. 식각 용액 가공 부분(30)을 실제 필요에 따라 제1 순환 라인(50) 중의 임의의 적합한 위치에 연결할 수 있음은 물론이다. 식각액 가공 섹션(30)이 도 5에서 제2 라인(52)(즉 부산물 제거 섹션(20)의 하류 쪽)에 연결되는 것으로 도시되지만, 식각액 가공 섹션(30)을 제1 라인(51)(즉 부산물 제거 섹션의 상류 쪽)에 연결할 수도 있다. 그러나, 식각 부산물 및 침전 촉진제가 식각 용액 가공 섹션(30)으로부터의 화학물질상에 잠재적인 영향을 미칠 수도 있음을 고려하면, 식각 가공 섹션(30)을 제2 배선(52)에 연결하는 것이 유리하다.
도 6a 내지 6c는 본 발명의 다양한 구현예에 따른 식각액 가공 유닛 및 제1 순환 회로와의 연결 방식을 예시한다. 도 6a 내지 6c에 도시된 바와 같이, 식각액 가공 섹션(30)은 화학작용제의 공급을 위한 화학작용제 공급 섹션(31), 및 화학작용제의 혼합 및 저장을 위한 공동(32)을 포함한다. 식각액 가공 부분(30)의 공동(32)은 필수적이지 않음은 물론이다. 공동(32)이 없는 경우, 화학작용제 공급 유닛(30)은 화학작용제를 순환 경로(50)에 직접 공급할 수 있다. 본 개시내용의 구현예에 따라, 질화 규소를 식각하는 경우, 화학작용제 공급 섹션(31)에 의해 제공된 화학작용제는 비제한적으로 인산, 수, 및 다양한 첨가제를 포함할 수 있다. 첨가제는 예를 들어 이산화 규소 식각 억제제(규소 화합물, 예를 들어 H2SiO3 등), 질화 규소 식각 촉진제(불소 화합물, 예를 들어 NH4F, NH4HF2 등)를 포함할 수 있다. 실온에서, 다양한 첨가제는 액체, 고체 또는 기체의 첨가제일 수 있다.
본 개시내용의 구현예에 따라, 도 6a에 도시된 바와 같이, 공동(32)은 제1 순환 라인(50)에 제공된(특히 제2 라인(52)에 제공된) 공동을 포함할 수 있다. 본 개시내용의 구현예에 따라, 도 6b에 도시된 바와 같이, 공동(32)은 제1 공동(32a) 및 제2 공동(32b)을 포함하며, 제1 공동(32a)은 제1 순환 라인(50)(특히 제2 라인(52))에 제공된다. 제2 공동(32b)은 제1 공동(32a)에 연결될 수 있으며 제1 순환 라인(50)을 구성하지 않는 공급 라인(60)에 제공될 수 있다. 화학작용제 공급 부분(31)은 제1 공동(32a) 및 제2 공동(32b)까지 연장되도록 설계되며, 제1 공동(32a) 또는 제2 공동(32b) 중 적어도 하나는 화학작용제를 제공한다. 본 개시내용의 구현예에 따라, 공동(32)은 제1 순환 라인(50)을 구성하지 않는 공급 라인(60)에 제공될 수 있다. 도 6c에 도시된 바와 같이, 공동(32)은 공급 라인(60)에 제공된 제1 공동(32a) 및 제2 공동(32b)을 포함한다. 제1 공동(32a)은 제2 라인(52)에 연결되고, 제2 공동(32b)은 제1 공동(32a)에 연결된다. 또한, 도 6c에서, 화학작용제 공급 섹션(31)은 제1 공동(32a) 및 제2 공동(32b) 중 적어도 하나에 화학작용제를 공급하도록 설계된다. 또한, 도 6b 및 6c에 도시된 바와 같이, 공동(32)은 공동(32)내로 공급된 화학물질이 충분히 교반되고 혼합될 수 있도록 별도의 순환 라인(70)을 가질 수 있다. 또한, 공동(32)은 가열기 및 다양한 센서(도시 안 됨)를 가질 수도 있다.
도 7은 본 개시내용의 구현예에 따른 기판을 가공하기 위한 시스템을 예시한다. 도 7에 도시된 바와 같이, 기판 가공 시스템(1)은 제3 라인(81)을 추가로 포함한다. 제3 라인(81)의 한쪽 단부는 제1 라인(51)에 연결되고, 제3 라인(81)의 다른쪽 단부는 식각액 가공 유닛(30)의 하류에 위치한 제2 라인의 일부에 연결된다. 제3 라인 부분(81)은 제2 라인으로부터 식각액을 제거하도록 설계된다. 라인(52)은 제1 라인(51)으로 다시 유도된다. 제3 라인(81)이 도입된 후에, 제3 라인(81), 부산물 제거 부분(20) 및 식각액 가공 부분(30)은 제2 순환 방향(B)으로 순환하는 제2 순환 라인(80)을 형성할 수 있다. 이는 식각 용액이 가공 챔버(10)에 들어가기 전에 부산물 제거 섹션(20) 및 식각 용액 가공 섹션(30)에 의해 순환 가공되게 할 수 있다. 이러한 배열에 의해, 식각 용액은 가공 챔버(10)에 도입되기 전에 충분히 가공되고 안정화될 수 있다.
본 개시내용의 또 다른 태양에서, 기판의 가공 방법을 제공한다. 도 8은 본 개시내용의 구현예에 따른 기판의 가공 방법의 흐름도를 예시한다. 기판의 가공 방법은 식각 용액을 가공 챔버에 도입시켜 기판의 일부를 제거하고 식각 용액에 들어가는 부산물을 생성시키며(단계 (S101)); 부산물을 침전물로 전환시키고 침전물을 제거하며, 이에 의해 부산물을 제거함(단계 (S102))을 포함한다. 본 개시내용의 구현예에 따라, 부산물을 침전물로 전환시키는 것은 사용후 식각 용액에 침전 촉진제를 공급하여 침전물을 생성시킴을 포함한다. 본 개시내용의 구현예에 따라, 식각 용액은 인산-함유 용액을 포함하며, 기판의 일부는 질화 규소(예를 들어 도 2에서 질화 규소층(1022))를 포함하고, 부산물은 규산을 포함하며, 침전 촉진제는 불화 수소를 포함한다. 임의로, 기판의 가공 방법은 부산물 제거 후에 식각 용액을 공정 챔버에 재도입시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
본 개시내용의 추가의 또 다른 태양에서, 반도체 장치 구조물로부터 유전체 물질을 제거하기 위한 방법은 반도체 장치 구조물을 질화 규소에 대해 양성 식각 선택성을 나타내는 용액에 노출시키고; 용액이 산화 규소에 대해 음성 식각 선택성을 나타내도록 하는 방식으로 질화 규소를 반도체 장치 구조물로부터 화학적으로 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
방법은 양성 식각 선택성, 또는 하나의 물질(즉 질화 규소)을 제2 물질(즉 산화 규소)보다 더 빠르게 식각하는 능력을 나타내는 산 용액과 같은 식각액을 사용한다.
양성 식각 선택성은 산 용액이 유전체층(예를 들어 질화 규소)을 산화 규소보다 더 빠른 속도로 식각함을 의미한다. 바람직하게, 사용되는 산 용액은 인산을 함유한다. 산 용액은 수 중 임의의 농도의 인산을 함유할 수 있으나, 단 산 용액은 양성 식각 선택성을 나타내어야 한다. 바람직하게, 인산 농도는 약 50% 내지 약 100%의 범위이며, 보다 바람직하게는 85%이다. 인산 용액은 추가적인 작용제, 예를 들어 완충제 및/또는 플루오르화붕소산 및 황산과 같은 다른 산을 임의로 함유할 수 있다.
음성 식각 선택성은 산 용액이 산화 규소를 질화 규소보다 더 느린 속도로 식각함을 의미한다.
방법은 앞서 논의된 바와 같이, 질화 규소를 부산물로 전환시키고; 부산물을 침전물로 전환시키고; 침전물을 용액으로부터 제거하고; 용액의 조성을 실시간으로 모니터링하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
부품, 특징 등의 특정 배열을 참조하여 다양한 구현예를 기재하였지만, 이들은 모든 가능한 배열 또는 특징을 소진하고자 하지 않으며, 실제로 다수의 다른 구현예, 변형 및 변화가 당업자에게 확인될 수 있다. 따라서, 본 발명을 상기에 구체적으로 기재된 바와 달리 실행할 수도 있음을 이해해야 한다.
반도체 장치의 일부를 용해성 부산물로 전환시키고, 부산물을 공정 챔버로부터 제거하고, 공정 챔버에 대한 식각액을 실시간으로 제조하는 것을 포함하는 공정을, 액체 용액을 수반하는 임의의 적합한 반도체 가공에 널리 적용시킬 수 있으며, 이 공정이 반도체, 예를 들어 NAND 또는 유전체 물질, 예를 들어 질화 규소로 제한되지 않고, 본 발명에 기재된 제거 구현예는 순전히 실시예임을 이해해야 한다.

Claims (26)

  1. 반도체 장치 구조물로부터 물질을 제거하기 위한 시스템으로,
    반도체 장치 구조물을 수용하도록 설계된 가공 챔버(여기에서 반도체 장치 구조물이 가공 챔버 중의 식각액에 노출되어 구조물의 일부가 제거되고 식각액에 들어가는 부산물이 생성된다);
    부산물을 침전물로 전환시키고 침전물을 제거하며, 이에 의해 부산물을 연속적으로 제거하도록 설계된 부산물 제거 섹션; 및
    부산물 제거 후에 가공 챔버에 식각액을 재-도입시키는 순환 라인
    을 포함하는 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    부산물 제거 섹션이 침전 촉진제 공급 부분을 포함하는 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    침전 촉진제 공급 부분이 필터를 포함하고, 필터가 침전물을 제거하도록 설계된 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    부산물 제거 섹션이 필터의 상류 쪽에 제공된 침전 챔버를 또한 포함하고, 침전 촉진제 공급 부분이 침전 챔버에 침전 촉진제를 공급하도록 설계된 시스템.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    식각액 가공 섹션을 또한 포함하고, 식각액 가공 섹션이 식각액을 제조하도록 설계된 시스템.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    식각액 가공 섹션이 식각액을 저장하도록 설계된 시스템.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    식각액 가공 섹션이 화학작용제를 공급하기 위한 화학작용제 공급 섹션을 포함하는 시스템.
  8. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    식각액 가공 섹션이 화학작용제의 혼합 및 저장을 위한 공동을 포함하는 시스템.
  9. 제3항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    필터가 약 0.22 마이크로미터 이하의 직경을 갖는 시스템.
  10. 반도체 장치 구조물로부터 물질을 제거하기 위한 방법으로,
    식각액을 가공 챔버내에 도입시켜 반도체 장치 구조물의 일부를 제거하고 부산물을 생성시키며;
    부산물을 침전물로 전환시키고;
    침전물을 제거하고, 이에 의해 부산물을 연속적으로 제거함
    을 포함하는 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    부산물을 침전물로 전환시키는 것이 식각액에 침전 촉진제를 공급함을 포함하는 방법.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    침전물 제거가 침전물을 여과함을 포함하는 방법.
  13. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    식각액이 인산-함유 용액을 포함하는 방법.
  14. 제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    기판 부분이 질화 규소를 포함하는 방법.
  15. 제10항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    부산물이 규산을 포함하는 방법.
  16. 제10항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    침전 촉진제가 불화 수소, 수, 아미노산, 아민, 또는 Ca 또는 Mg를 함유하는 무기염 중 하나 이상을 포함하는 방법.
  17. 제10항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    침전 촉진제가, 부산물이 침전되는 고체 구조물을 포함하는 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    고체 구조물이 실리케이트를 포함하는 방법.
  19. 제10항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    부산물을 가열하거나 냉각시키는 방법.
  20. 제10항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    부산물 제거 후에 식각액을 가공 챔버로 다시 순환시킴을 또한 포함하는 방법.
  21. 반도체 장치 구조물로부터 물질을 제거하기 위한 방법으로,
    반도체 장치 구조물을, 물질에 대해 양성 식각 선택성을 나타내는 용액에 노출시키고;
    용액이 산화 규소에 대해 음성 식각 선택성을 나타내도록 하는 방식으로 반도체 장치 구조물로부터 물질을 화학적으로 제거함
    을 포함하는 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    물질이 질화 규소를 포함하는 방법.
  23. 제22항에 있어서,
    질화 규소를 부산물로 전환시킴을 또한 포함하는 방법.
  24. 제23항에 있어서,
    부산물을 침전물로 전환시킴을 또한 포함하는 방법.
  25. 제24항에 있어서,
    침전물을 용액으로부터 제거함을 또한 포함하는 방법.
  26. 제21항에 있어서,
    용액의 조성을 실시간으로 모니터링함을 또한 포함하는 방법.
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