KR20240065582A - Method and apparatus for etching substrate - Google Patents
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Abstract
기판 식각 방법 및 기판 식각 장치가 개시된다. 개시된 기판 식각 방법은, 실리콘 산화막 및 실리콘 질화막이 적층된 기판을 제1 온도의 식각액에 노출시켜 식각하는 고온 식각 단계; 및 기판을 제1 온도보다 낮은 제2 온도의 식각액에 노출시켜 고온 식각 단계보다 실리콘 산화막에 대한 실리콘 질화막의 식각 선택비를 높게 식각하는 저온 식각 단계;를 포함한다. A substrate etching method and a substrate etching apparatus are disclosed. The disclosed substrate etching method includes a high-temperature etching step of etching a substrate on which a silicon oxide film and a silicon nitride film are stacked by exposing it to an etchant at a first temperature; and a low-temperature etching step of exposing the substrate to an etchant at a second temperature lower than the first temperature to etch the etch selectivity of the silicon nitride film to the silicon oxide film at a higher etch selectivity than the high-temperature etching step.
Description
본 발명은 반도체 제조에 사용되는 기판에 적층된 실리콘 질화막을 식각하여 제거하는 기판 식각 방법 및 기판 식각 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a substrate etching method and a substrate etching device for etching and removing a silicon nitride film laminated on a substrate used in semiconductor manufacturing.
반도체 제조 공정은 예컨대, 실리콘 웨이퍼와 같은 기판에 실리콘 질화막(silicon nitride film)을 적층하는 과정과, 적층된 실리콘 질화막 중 적어도 일부를 식각(etching)에 의해 제거하는 과정을 포함한다. 실리콘 질화막은 건식 식각(dry etching) 또는 습식 식각(wet etching)에 의해 제거될 수 있다. 현재까지는 식각 작업의 작업 원가를 절감하고 생산성을 높이기 위해 건식 식각 및 습식 식각 중에서 습식 식각이 주로 적용된다. The semiconductor manufacturing process includes, for example, a process of stacking a silicon nitride film on a substrate such as a silicon wafer, and a process of removing at least a portion of the stacked silicon nitride film by etching. The silicon nitride film can be removed by dry etching or wet etching. To date, wet etching is mainly applied among dry etching and wet etching to reduce the operating cost of etching work and increase productivity.
기판에서 실리콘 질화막은 실리콘 산화막(silicon oxide film) 상에 적층되는데, 습식 식각 과정에서 실리콘 산화막은 실리콘 질화막과 함께 제거되지 않고 되도록 많이 잔존하는 것이 바람직하다. 이와 더불어 기판 식각 작업의 사이클 타임(cycle time)이 되도록 짧아지는 것이 바람직하다. On the substrate, the silicon nitride film is laminated on a silicon oxide film. During the wet etching process, it is desirable for the silicon oxide film to remain as much as possible rather than be removed along with the silicon nitride film. In addition, it is desirable for the cycle time of the substrate etching operation to be as short as possible.
본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허공보 제10-0691479호(2007.02.28. 등록, 발명의 명칭: 대면적의 식각장치)에 개시되어 있다.The background technology of the present invention is disclosed in Republic of Korea Patent Publication No. 10-0691479 (registered on February 28, 2007, title of invention: Large-area etching device).
본 발명은, 식각 도중에 서로 다른 성질의 식각액에 기판을 순차적으로 노출시켜서 식각 작업의 품질 및 속도를 향상하는 기판 식각 방법 및 기판 식각 장치를 제공한다. The present invention provides a substrate etching method and a substrate etching device that improve the quality and speed of etching work by sequentially exposing the substrate to etchants of different properties during etching.
본 발명은, 실리콘 산화막 및 실리콘 질화막이 적층된 기판을 제1 온도의 식각액에 노출시켜 식각하는 고온 식각 단계; 및 상기 기판을 상기 제1 온도보다 낮은 제2 온도의 식각액에 노출시켜 상기 고온 식각 단계보다 상기 실리콘 산화막에 대한 상기 실리콘 질화막의 식각 선택비(selectivity)를 높게 식각하는 저온 식각 단계;를 포함하는 기판 식각 방법을 제공한다.The present invention includes a high-temperature etching step of etching a substrate on which a silicon oxide film and a silicon nitride film are stacked by exposing it to an etchant at a first temperature; and a low-temperature etching step of exposing the substrate to an etchant of a second temperature lower than the first temperature to etch the etch selectivity of the silicon nitride film to the silicon oxide film to be higher than that of the high-temperature etching step. An etching method is provided.
상기 고온 식각 단계는, 상기 기판이 상기 제1 온도의 식각액에 적셔지도록 상기 기판이 수용된 식각 챔버에 상기 제1 온도의 식각액을 투입하는 제1 온도 식각액 공급 단계; 및 상기 제1 온도의 식각액을 상기 식각 챔버의 외부로 배출시키는 제1 온도 식각액 배출 단계;를 포함할 수 있다. The high-temperature etching step may include a first temperature etchant supply step of injecting an etchant of the first temperature into an etching chamber in which the substrate is accommodated so that the substrate is wetted with the etchant of the first temperature; and a first temperature etchant discharge step of discharging the etchant at the first temperature to the outside of the etching chamber.
상기 제1 온도 식각액 공급 단계 및 상기 제1 온도 식각액 배출 단계는 동시에 또는 시간차를 두고 수행될 수 있다. The first temperature etchant supply step and the first temperature etchant discharge step may be performed simultaneously or with time differences.
상기 저온 식각 단계는, 상기 기판이 상기 제2 온도의 식각액에 적셔지도록 상기 식각 챔버에 상기 제2 온도의 식각액을 투입하는 제2 온도 식각액 공급 단계; 및 상기 제2 온도의 식각액을 상기 식각 챔버의 외부로 배출시키는 제2 온도 식각액 배출 단계;를 포함할 수 있다. The low-temperature etching step may include a second temperature etchant supply step of introducing an etchant of the second temperature into the etching chamber so that the substrate is wetted with the etchant of the second temperature; and a second temperature etchant discharge step of discharging the etchant at the second temperature to the outside of the etching chamber.
상기 제2 온도 식각액 공급 단계 및 상기 제2 온도 식각액 배출 단계는 동시에 또는 시간차를 두고 수행될 수 있다. The second temperature etchant supply step and the second temperature etchant discharge step may be performed simultaneously or with time differences.
본 발명은, 실리콘 산화막 및 실리콘 질화막이 적층된 기판을 제1 농도의 Si(silicon)를 함유한 제1 농도 식각액에 노출시켜 식각하는 저농도 식각 단계; 및 상기 기판을 상기 제1 농도보다 높은 제2 농도의 Si를 함유한 제2 농도 식각액에 노출시켜 상기 저농도 식각 단계보다 상기 실리콘 산화막에 대한 상기 실리콘 질화막의 식각 선택비를 높게 식각하는 고농도 식각 단계;를 포함하는 기판 식각 방법을 제공한다. The present invention includes a low-concentration etching step of etching a substrate on which a silicon oxide film and a silicon nitride film are stacked by exposing it to a first concentration etchant containing a first concentration of Si (silicon); and a high-concentration etching step of exposing the substrate to a second concentration etchant containing a second concentration of Si higher than the first concentration to etch the etch selectivity of the silicon nitride film to the silicon oxide film to a higher etch selectivity than the low-concentration etching step. Provides a substrate etching method including.
상기 저농도 식각 단계는, 상기 기판이 상기 제1 농도 식각액에 적셔지도록 상기 기판이 수용된 식각 챔버에 상기 제1 농도 식각액을 투입하는 제1 농도 식각액 공급 단계; 및 상기 제1 농도 식각액을 상기 식각 챔버의 외부로 배출시키는 제1 농도 식각액 배출 단계;를 포함할 수 있다. The low-concentration etching step includes: supplying the first concentration etchant into an etching chamber in which the substrate is accommodated so that the substrate is wetted with the first concentration etchant; and a first concentration etchant discharging step of discharging the first concentration etchant to the outside of the etching chamber.
상기 제1 농도 식각액 공급 단계 및 상기 제1 농도 식각액 배출 단계는 동시에 또는 시간차를 두고 수행될 수 있다. The step of supplying the first concentration etchant and discharging the first concentration etchant may be performed simultaneously or with a time difference.
상기 고농도 식각 단계는, 상기 기판이 상기 제2 농도 식각액에 적셔지도록 상기 식각 챔버에 상기 제2 농도 식각액을 투입하는 제2 농도 식각액 공급 단계; 및 상기 제2 농도 식각액을 상기 식각 챔버의 외부로 배출시키는 제2 농도 식각액 배출 단계;를 포함할 수 있다. The high-concentration etching step may include supplying a second concentration etchant into the etching chamber so that the substrate is wetted with the second concentration etchant; and a second concentration etchant discharging step of discharging the second concentration etchant to the outside of the etching chamber.
상기 제2 농도 식각액 공급 단계 및 상기 제2 농도 식각액 배출 단계는 동시에 또는 시간차를 두고 수행될 수 있다. The second concentration etchant supply step and the second concentration etchant discharge step may be performed simultaneously or with time differences.
본 발명은, 기판이 삽입 수용되는 식각 챔버; 상기 식각 챔버에 제1 온도의 식각액을 공급하는 제1 식각액 공급부; 상기 기판을 식각한 상기 제1 온도의 식각액을 상기 식각 챔버에서 상기 제1 식각액 공급부로 회수하는 제1 식각액 회수부; 상기 제1 온도의 식각액이 배출된 상기 식각 챔버에 상기 제1 온도보다 낮은 제2 온도의 식각액을 공급하는 제2 온도 식각액 공급부; 및 상기 기판을 식각한 상기 제2 온도의 식각액을 상기 식각 챔버에서 상기 제2 식각액 공급부로 회수하는 제2 식각액 회수부;를 포함하는 기판 식각 장치를 제공한다. The present invention includes an etching chamber into which a substrate is inserted and received; a first etchant supply unit supplying an etchant at a first temperature to the etching chamber; a first etchant recovery unit that recovers the etchant of the first temperature that etched the substrate from the etching chamber to the first etchant supply unit; a second temperature etchant supply unit supplying an etchant of a second temperature lower than the first temperature to the etching chamber from which the etchant of the first temperature is discharged; and a second etchant recovery unit that recovers the etchant at the second temperature that etched the substrate from the etching chamber to the second etchant supply unit.
본 발명은, 기판이 삽입 수용되는 식각 챔버; 상기 식각 챔버에 제1 농도의 Si(silicon)를 함유한 제1 농도 식각액을 공급하는 제1 식각액 공급부; 상기 기판을 식각한 상기 제1 농도 식각액을 상기 식각 챔버에서 상기 제1 식각액 공급부로 회수하는 제1 식각액 회수부; 상기 제1 농도 식각액이 배출된 상기 식각 챔버에 상기 제1 농도보다 높은 제2 농도의 Si를 함유한 제2 농도 식각액을 공급하는 제2 식각액 공급부; 및 상기 기판을 식각한 상기 제2 농도 식각액을 상기 식각 챔버에서 상기 제2 식각액 공급부로 회수하는 제2 식각액 회수부;를 포함하는 기판 식각 장치를 제공한다. The present invention includes an etching chamber into which a substrate is inserted and received; a first etchant supply unit supplying an etchant containing a first concentration of Si (silicon) to the etching chamber; a first etchant recovery unit that recovers the first concentration etchant that etched the substrate from the etching chamber to the first etchant supply unit; a second etchant supply unit supplying a second concentration etchant containing Si of a second concentration higher than the first concentration to the etching chamber from which the first concentration etchant is discharged; and a second etchant recovery unit that recovers the second concentration etchant that etched the substrate from the etching chamber to the second etchant supply unit.
본 발명의 기판 식각 장치는, 상기 기판이 식각된 후에 상기 기판을 세척하기 위하여 상기 식각 챔버에 린스액을 공급하는 린스액 공급부; 및 상기 기판에 잔존하는 상기 린스액을 제거하기 위하여 상기 식각 챔버에 세정액을 공급하는 세정액 공급부;를 더 포함할 수 있다.The substrate etching apparatus of the present invention includes a rinse solution supply unit that supplies a rinse solution to the etching chamber to clean the substrate after the substrate is etched; and a cleaning solution supply unit supplying a cleaning solution to the etching chamber to remove the rinsing solution remaining on the substrate.
본 발명에 따르면, 서로 다른 성질의 식각액으로 기판을 식각함으로써, 단일한 성질의 식각액만으로 기판을 식각하는 경우보다 식각 작업의 품질이 향상되고 불량율이 저하되며, 식각 작업의 속도가 향상된다. 구체적인 실시예로서, 제1 온도의 식각액으로 기판을 식각한 후 제1 온도보다 낮은 제2 온도의 식각액으로 기판을 식각하거나, 제1 농도의 Si를 함유한 제1 농도 식각액으로 기판을 식각한 후 제1 농도보다 높은 제2 농도의 Si를 함유한 제2 농도 식각액으로 기판을 식각할 수 있다. According to the present invention, by etching the substrate with etchants of different properties, the quality of the etching work is improved, the defect rate is reduced, and the speed of the etching work is improved compared to the case of etching the substrate only with an etchant of a single property. As a specific example, after etching the substrate with an etchant at a first temperature and then etching the substrate with an etchant at a second temperature lower than the first temperature, or after etching the substrate with an etchant at a first concentration containing a first concentration of Si, The substrate may be etched with a second concentration etchant containing Si at a second concentration higher than the first concentration.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 기판 식각 방법을 나타낸 플로우차트이다.
도 2는 식각액의 온도에 따라 변화하는 실리콘 질화막과 실리콘 산화막의 식각율을 나타낸 그래프이다.
도 3은 식각액의 온도 및 식각액에 함유된 Si의 농도에 따라 변화하는 실리콘 산화막에 대한 실리콘 질화막의 식각 선택비를 나타낸 그래프이다.
도 4는 도 1의 기판 식각 방법을 실시하기 위해 사용되는 기판 식각 장치의 일 예를 도시한 구성도이다.
도 5는 도 1의 기판 식각 방법을 실시하기 위해 사용되는 기판 식각 장치의 다른 일 예를 도시한 구성도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 기판 식각 방법을 나타낸 플로우차트이다.
도 7은 도 6의 기판 식각 방법을 실시하기 위해 사용되는 기판 식각 장치의 일 예를 도시한 구성도이다.1 is a flow chart showing a substrate etching method according to a first embodiment of the present invention.
Figure 2 is a graph showing the etching rates of the silicon nitride film and silicon oxide film that change depending on the temperature of the etchant.
Figure 3 is a graph showing the etching selectivity of the silicon nitride film to the silicon oxide film that changes depending on the temperature of the etchant and the concentration of Si contained in the etchant.
FIG. 4 is a configuration diagram illustrating an example of a substrate etching device used to perform the substrate etching method of FIG. 1.
FIG. 5 is a configuration diagram illustrating another example of a substrate etching device used to perform the substrate etching method of FIG. 1.
Figure 6 is a flow chart showing a substrate etching method according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a configuration diagram illustrating an example of a substrate etching device used to perform the substrate etching method of FIG. 6.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 기판 식각 방법 및 기판 식각 장치를 상세하게 설명한다. 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자 또는 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. Hereinafter, a substrate etching method and a substrate etching apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. The terminology used in this specification is a term used to appropriately express preferred embodiments of the present invention, and may vary depending on the intention of the user or operator or the customs of the field to which the present invention belongs. Therefore, definitions of these terms should be made based on the content throughout this specification.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 기판 식각 방법을 나타낸 플로우차트이고, 도 2는 식각액의 온도에 따라 변화하는 실리콘 질화막과 실리콘 산화막의 식각율을 나타낸 그래프이고, 도 3은 식각액의 온도 및 식각액에 함유된 Si의 농도에 따라 변화하는 실리콘 산화막에 대한 실리콘 질화막의 식각 선택비를 나타낸 그래프이고, 도 4는 도 1의 기판 식각 방법을 실시하기 위해 사용되는 기판 식각 장치의 일 예를 도시한 구성도이며, 도 5는 도 1의 기판 식각 방법을 실시하기 위해 사용되는 기판 식각 장치의 다른 일 예를 도시한 구성도이다. Figure 1 is a flow chart showing a method for etching a substrate according to a first embodiment of the present invention, Figure 2 is a graph showing the etching rate of the silicon nitride film and silicon oxide film that changes depending on the temperature of the etchant, and Figure 3 is the temperature of the etchant. and a graph showing the etching selectivity of the silicon nitride film to the silicon oxide film that changes depending on the concentration of Si contained in the etchant, and FIG. 4 shows an example of a substrate etching device used to perform the substrate etching method of FIG. 1. This is a configuration diagram, and FIG. 5 is a configuration diagram showing another example of a substrate etching device used to perform the substrate etching method of FIG. 1.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 기판 식각 방법은 반도체 제조용 실리콘 웨이퍼와 같은 기판(10)에 적층된 실리콘 질화막(silicon nitride film) 중 적어도 일부를 식각(etching)에 의해 제거하는 방법이다. 식각되기 전의 기판(10)은 복수의 실리콘 질화막과 복수의 실리콘 산화막(silicon oxide film)이 교호(交互)되게 적층된 구조를 가지거나, 실리콘 질화막이 실리콘 산화막 상에 적층된 구조를 가질 수 있다. 1 to 5, the substrate etching method according to the first embodiment of the present invention involves etching at least a portion of the silicon nitride film laminated on a
본 발명의 제1 실시예에 따른 기판 식각 방법은 기판 로딩(loading) 단계(S110), 고온 식각 단계(S120), 저온 식각 단계(S130), 기판 린스(rinse) 단계(S140), 기판 세정 단계(S150), 및 기판 언로딩(unloading) 단계(S160)를 포함한다. The substrate etching method according to the first embodiment of the present invention includes a substrate loading step (S110), a high temperature etching step (S120), a low temperature etching step (S130), a substrate rinsing step (S140), and a substrate cleaning step. (S150), and a substrate unloading step (S160).
도 4를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 기판 식각 방법을 실시하기 위해 사용되는 일 예의 기판 식각 장치(100)는, 식각 챔버(110), 제1 식각액 공급부(120), 제1 식각액 회수부(140), 제2 식각액 공급부(150), 제2 식각액 회수부(170), 린스액 공급부(180), 세정액 공급부(185), 및 폐수 배출부(190)를 포함한다. Referring to FIG. 4, an example
식각 챔버(110)에는 기판(10)이 삽입 수용된다. 식각 챔버(110)는 식각 챔버(110) 내부의 압력이 대기압보다 높은 고압 상태로 유지되도록 예컨대, 고압의 질소(N2) 가스를 식각 챔버(110) 내부에 공급하는 식각 챔버 가압부(115)와 연결될 수 있다. The
제1 식각액 공급부(120)는 식각 챔버(110)에 제1 온도의 식각액을 공급한다. 식각액은 예컨대, 인산(H3PO4) 수용액일 수 있다. 제1 식각액 공급부(120)는 제1 식각액 챔버(121), 제1 식각액 공급 유로(131), 제1 식각액 공급 펌프(130), 제1 식각액 공급 유로 밸브(134), 제1 식각액 순환 유로(132), 제1 식각액 순환 유로 밸브(135), 및 제1 식각액 챔버 가압부(125)를 구비한다. The first
제1 식각액 챔버(121)에는 제1 온도의 식각액이 수용된다. 제1 식각액 공급 유로(131)는 제1 온도의 식각액을 제1 식각액 챔버(121)에서 식각 챔버(110)로 유도한다. 제1 식각액 공급 펌프(130)는 제1 식각액 공급 유로(131) 내의 제1 온도의 식각액을 펌핑(pumping)한다. 제1 식각액 공급 유로 밸브(valve)(134)는 제1 식각액 공급 유로(131)를 선택적으로 개폐한다. 제1 식각액 순환 유로(132)는 제1 식각액 공급 유로(131)에서 분기되며 제1 온도의 식각액이 다시 제1 식각액 챔버(121)로 되돌아가도록 유도한다. 제1 식각액 순환 유로 밸브(135)는 제1 식각액 순환 유로(132)를 선택적으로 개폐한다. 제1 식각액 챔버 가압부(125)는 제1 식각액 챔버(121)와 연결되고, 제1 식각액 챔버(121) 내부의 압력이 대기압보다 높은 고압 상태로 유지되도록 예컨대, 고압의 질소(N2) 가스를 제1 식각액 챔버(121) 내부에 공급할 수 있다. The first
도시되진 않았으나, 제1 식각액 공급부(120)는 제1 식각액 챔버(121)에 수용된 식각액을 가열하기 위한 제1 식각액 히터(heater)를 더 구비할 수 있다. 제1 식각액 공급 유로 밸브(134)를 폐쇄하고 제1 식각액 순환 유로 밸브(135)를 개방하여 식각액을 제1 식각액 순환 유로(132)를 통해 순환시키면서 제1 식각액 히터를 작동시켜 제1 식각액 챔버(121)에 수용된 식각액을 가열하면, 제1 식각액 챔버(121)에 수용된 식각액을 좀더 빠르고 균일하게 제1 온도의 식각액으로 가열할 수 있다. Although not shown, the first
제1 식각액 회수부(140)는 기판(10)을 식각한 제1 온도의 식각액을 식각 챔버(110)에서 제1 식각액 공급부(120)의 제1 식각액 챔버(121)로 회수한다. 제1 식각액 회수부(140)는 제1 식각액 회수 유로(141) 및 제1 식각액 회수 유로 밸브(145)를 구비한다. 제1 식각액 회수 유로(141)는 제1 온도의 식각액을 식각 챔버(110)에서 제1 식각액 챔버(121)로 유도한다. 제1 식각액 회수 유로 밸브(145)는 제1 식각액 회수 유로(141)를 선택적으로 개폐한다. 도시되진 않았으나, 제1 식각액 회수부(140)는 제1 식각액 회수 유로(145) 내의 제1 온도의 식각액을 제1 식각액 챔버(121)로 향하도록 펌핑하는 제1 식각액 회수 펌프를 더 구비할 수도 있다. The first
제2 식각액 공급부(150)는 제1 온도의 식각액이 배출된, 다시 말해서, 제1 식각액 회수부(140)를 통해 제1 온도의 식각액이 제1 식각액 챔버(121)로 회수된 이후의 식각 챔버(110)에 제1 온도보다 낮은 제2 온도의 식각액을 공급한다. 제2 식각액 공급부(150)는 제2 식각액 챔버(151), 제2 식각액 공급 유로(161), 제2 식각액 공급 펌프(160), 제2 식각액 공급 유로 밸브(164), 제2 식각액 순환 유로(162), 제2 식각액 순환 유로 밸브(165), 및 제2 식각액 챔버 가압부(155)를 구비한다. The second
제2 식각액 챔버(121)에는 제2 온도의 식각액이 수용된다. 제2 식각액 공급 유로(161)는 제2 온도의 식각액을 제2 식각액 챔버(151)에서 식각 챔버(110)로 유도한다. 제2 식각액 공급 펌프(150)는 제2 식각액 공급 유로(161) 내의 제2 식각액을 펌핑한다. 제2 식각액 공급 유로 밸브(164)는 제2 식각액 공급 유로(161)를 선택적으로 개폐한다. 제2 식각액 순환 유로(162)는 제2 식각액 공급 유로(161)에서 분기되며 제2 온도의 식각액이 다시 제2 식각액 챔버(151)로 되돌아가도록 유도한다. 제2 식각액 순환 유로 밸브(165)는 제2 식각액 순환 유로(162)를 선택적으로 개폐한다. 제2 식각액 챔버 가압부(155)는 제2 식각액 챔버(151)와 연결되고, 제2 식각액 챔버(151) 내부의 압력이 대기압보다 높은 고압 상태로 유지되도록 예컨대, 고압의 질소(N2) 가스를 제2 식각액 챔버(151) 내부에 공급할 수 있다. The
도시되진 않았으나, 제2 식각액 공급부(150)는 제2 식각액 챔버(151)에 수용된 식각액을 가열하기 위한 제2 식각액 히터를 더 구비할 수 있다. 제2 식각액 공급 유로 밸브(164)를 폐쇄하고 제2 식각액 순환 유로 밸브(165)를 개방하여 식각액을 제2 식각액 순환 유로(162)를 통해 순환시키면서 제2 식각액 히터를 작동시켜 제2 식각액 챔버(151)에 수용된 식각액을 가열하면, 제2 식각액 챔버(151)에 수용된 식각액을 좀더 빠르고 균일하게 제2 온도의 식각액으로 가열할 수 있다. Although not shown, the second
제2 식각액 회수부(170)는 기판(10)을 식각한 제2 온도의 식각액을 식각 챔버(110)에서 제2 식각액 공급부(150)의 제2 식각액 챔버(151)로 회수한다. 제2 식각액 회수부(170)는 제2 식각액 회수 유로(171) 및 제2 식각액 회수 유로 밸브(175)를 구비한다. 제2 식각액 회수 유로(171)는 제2 온도의 식각액을 식각 챔버(110)에서 제2 식각액 챔버(151)로 유도한다. 제2 식각액 회수 유로 밸브(175)는 제2 식각액 회수 유로(171)를 선택적으로 개폐한다. 도시되진 않았으나, 제2 식각액 회수부(170)는 제2 식각액 회수 유로(175) 내의 제2 식각액을 제2 식각액 챔버(151)로 향하도록 펌핑하는 제2 식각액 회수 펌프를 더 구비할 수도 있다. The second
식각 챔버 가압부(115), 제1 식각액 챔버 가압부(125), 및 제2 식각액 챔버 가압부(155)에 의해 식각 챔버(110), 제1 식각액 챔버(121), 및 제2 식각액 챔버(151)가 고압 상태로 유지되면, 식각액의 끓는점이 높아지므로 식각액이 끓지 않는 한도 내에서 식각액의 온도, 즉 제1 온도와 제2 온도를 높일 수 있다. 도 2를 참조하면 알 수 있는 바와 같이 식각액의 온도가 높을수록 실리콘 질화막의 식각율(etching rate)이 커진다. 또한, 식각액의 끓는점보다 낮은 온도에서도 식각액에 포함된 인산의 기화가 억제되어 식각액의 농도가 일정하게 유지될 수 있다. 따라서, 기판 식각 장치(100)을 이용한 기판(10) 식각 작업의 속도 및 생산성이 향상되고, 불량율이 낮아져서 식각 작업의 품질이 향상된다. The
린스액 공급부(180)는 기판(10)이 식각된 후에 기판(10)을 세척하기 위하여 식각 챔버(110)에 린스액(rinse agent)을 공급한다. 린스액은 식각된 기판(10)의 표면에 잔존하거나 붙어있는 식각액과 오염물질을 녹여 기판(10)의 표면에서 제거한다. 린스액은 예컨대, DHF(Diluted Hydrogen Fluoride), IPA(Isopropyl Alcohol), SC1 용액일 수 있다. The rinse
린스액 공급부(180)는 린스액 챔버(181), 린스액 공급 유로(183), 및 린스액 공급 유로 밸브(184)를 구비한다. 린스액 챔버(181)에는 린스액이 수용된다. 린스액 공급 유로(183)는 린스액을 린스액 챔버(181)에서 식각 챔버(110)로 유도한다. 린스액 공급 유로 밸브(184)는 린스액 공급 유로(183)를 선택적으로 개폐한다. 도시되진 않았으나, 린스액 공급부(180)는 린스액 공급 유로(183)를 통해 린스액을 린스액 챔버(181)에서 식각 챔버(110)로 향하도록 펌핑하는 린스액 공급 펌프를 더 구비할 수도 있다. The rinse
세정액 공급부(185)는 린스액을 이용한 기판(10)의 세척 후에 기판(10)에 잔존하는 린스액을 씻어내 제거하기 위하여 식각 챔버(110)에 세정액을 공급한다. 세정액은 예컨대, DIW(deionized water)일 수 있다. The cleaning
세정액 공급부(185)는 세정액 챔버(186), 세정액 공급 유로(187), 및 세정액 공급 유로 밸브(188)를 구비한다. 세정액 챔버(186)에는 세정액이 수용된다. 세정액 공급 유로(187)는 세정액을 세정액 챔버(186)에서 식각 챔버(110)로 유도한다. 세정액 공급 유로 밸브(188)는 세정액 공급 유로(187)를 선택적으로 개폐한다. 도시되진 않았으나, 세정액 공급부(185)는 세정액 공급 유로(187)를 통해 세정액을 세정액 챔버(186)에서 식각 챔버(110)로 향하도록 펌핑하는 세정액 공급 펌프를 더 구비할 수도 있다. The cleaning
폐수 배출부(190)는 린스액 및 세정액을 외부로 배출시킨다. 폐수 배출부(190)는 폐수 탱크(191), 폐수 배출 유로(195), 폐수 배출 유로 밸브(197), 및 폐수 탱크 가압부(193)를 구비한다. 폐수 탱크(191)에는 기판(10)의 린스 과정 및 세정 과정을 통해 오염된 린스액 및 세정액이 식각 챔버(110)에서 배출되어 수용된다. 폐수 탱크 가압부(193)는 폐수 탱크(191)와 연결되고, 폐수 탱크(191) 내부의 압력이 대기압보다 높은 고압 상태로 유지되도록 예컨대, 고압의 질소(N2) 가스를 폐수 탱크(190) 내부에 공급할 수 있다.The
폐수 배출 유로(195)는 오염된 린스액 및 세정액을 식각 챔버(110)에서 폐수 탱크(191)로 유도한다. 폐수 배출 유로 밸브(197)는 폐수 배출 유로(195)를 선택적으로 개폐한다. 도시되진 않았으나, 폐수 배출부(190)는 폐수 배출 유로(195) 내의 오염된 린스액 및 세정액을 폐수 탱크(190)로 향하도록 펌핑하는 폐수 배출 펌프를 더 구비할 수도 있다. The wastewater
본 발명의 제1 실시예에 따른 기판 식각 방법에서 기판 로딩 단계(S110)는 실리콘 산화막 및 실리콘 질화막이 적층된 기판(10)을 식각 챔버(110)에 삽입하는 단계이다. 바람직하게는, 기판(10)은 한 장씩 식각 챔버(110) 내에 삽입 안치될 수 있다. In the substrate etching method according to the first embodiment of the present invention, the substrate loading step (S110) is a step of inserting the
고온 식각 단계(S120)는 식각 챔버(110) 내에 삽입 안치된 기판(10)을 제1 온도의 식각액에 노출시켜 식각하는 단계이다. 고온 식각 단계(S120)는 제1 온도 식각액 공급 단계(S121) 및 제1 온도 식각액 배출 단계(S122)를 포함한다. 도 4를 참조하면 제1 온도 식각액 공급 단계(S121)는 식각 챔버(110)에 제1 온도의 식각액을 투입하는 단계로서, 제1 식각액 공급부(120)에 의해 수행될 수 있다. The high temperature etching step (S120) is a step of etching the
상술한 바와 같이 제1 식각액 챔버(121)에 수용된 식각액을 제1 식각액 순환 유로(132)를 통해 순환시키면서 제1 식각액 히터를 작동시켜 가열하면, 제1 식각액 챔버(121)에 수용된 식각액을 좀더 빠르고 균일하게 제1 온도의 식각액으로 가열할 수 있다. 이렇게 가열된 제1 온도의 식각액은 제1 식각액 공급 유로(131)를 통하여 제1 식각액 챔버(121)로부터 식각 챔버(110)로 투입될 수 있다. As described above, when the etchant contained in the
식각 챔버(110)에 투입된 제1 온도의 식각액이 기판(10)으로 흘러서 기판(10)이 제1 온도의 식각액에 적셔지면서 식각된다. 기판(10)이 적절하게 식각될 수 있도록 제1 온도의 식각액은 식각 챔버(110)에 미리 정한 시간 동안 공급된다. The etchant of the first temperature introduced into the
제1 온도 식각액 배출 단계(S122)는 식각 챔버(110)에 투입된 제1 온도의 식각액을 식각 챔버(110)의 외부로 배출시키는 단계이다. 제1 온도 식각액 공급 단계(S121) 및 제1 온도 식각액 배출 단계(S122)는 동시에 진행될 수 있다. 다시 말해서, 식각 챔버(110)의 내부로 공급된 제1 온도의 식각액이 기판(10)을 거치고 즉시 식각 챔버(110)에서 배출될 수 있다. 또는, 제1 온도 식각액 공급 단계(S121) 및 제1 온도 식각액 배출 단계(S122)가 시간차를 두고 진행될 수도 있다. 다시 말해서, 제1 온도 식각액 공급 단계(S121)가 먼저 수행되고 일정 시간 후에 제1 온도 식각액 배출 단계(S122)가 수행될 수 있다. The first temperature etchant discharging step ( S122 ) is a step of discharging the etchant of the first temperature introduced into the
식각 챔버(110)에서 배출되는 제1 온도의 식각액은 기판 식각 장치(100)의 외부로 배출되지 않고 제1 식각액 회수부(140)를 통해 제1 식각액 챔버(121)로 회수될 수 있다. 제1 식각액 챔버(121)에 회수된 식각액은 다음 차례의 기판(10)의 식각 작업을 위해 제1 식각액 히터에 의해 제1 온도로 다시 가열될 수 있다. The etchant of the first temperature discharged from the
저온 식각 단계(S130)는 식각 챔버(110) 내에 삽입 안치된 기판(10)을 제1 온도보다 낮은 제2 온도의 식각액에 노출시켜 식각하는 단계이다. 저온 식각 단계(S130)는 고온 식각 단계(S120)보다 식각 속도는 느리고 실리콘 산화막에 대한 실리콘 질화막의 식각 선택비(selectivity)는 높아지게 기판(10)을 식각한다. 다시 말해, 저온 식각 단계(S130)에서의 식각 속도는 고온 식각 단계(S120)에서의 식각 속도보다 느리고, 저온 식각 단계(S130)에서의 식각 선택비는 고온 식각 단계(S120)에서의 식각 선택비보다 높다. The low-temperature etching step (S130) is a step of etching the
도 2에 도시된 바와 같이 실리콘 질화막의 경우 및 실리콘 산화막의 경우에서 모두 식각액의 온도가 높아질수록 식각액에 의한 식각율이 커진다. 한편, 도 3에 도시된 바와 같이 실리콘 산화막의 식각율에 대한 실리콘 질화막의 식각율인 식각 선택비(selectivity)는 온도가 높아질수록 작아진다. 식각 선택비가 작아진다는 것은 식각에 의해 실리콘 질화막이 제거될 때 실리콘 산화막이 제거되는 양이 증대되는 것을 의미한다. 식각액의 온도가 상승함에 따라 식각 선택비가 감소하는 추세는 식각액에 함유된 Si(silicon)의 농도에 무관하게 공통된다. As shown in FIG. 2, the etching rate by the etchant increases as the temperature of the etchant increases in both the case of the silicon nitride film and the silicon oxide film. Meanwhile, as shown in FIG. 3, the etch selectivity, which is the etch rate of the silicon nitride film relative to the etch rate of the silicon oxide film, decreases as the temperature increases. A decrease in the etch selectivity means that the amount of the silicon oxide film removed when the silicon nitride film is removed by etching increases. The trend of decreasing etching selectivity as the temperature of the etchant increases is common regardless of the concentration of Si (silicon) contained in the etchant.
식각이 시작되는 시점에서 고온의 식각액으로 식각을 진행하면, 식각율이 커서 식각 속도가 빨라지므로, 기판(10)의 식각에 소요되는 전체 시간이 감소된다. 그러나, 식각이 마무리될 때까지 계속 고온의 식각액으로 식각을 진행하면 실리콘 질화막 및 실리콘 산화막의 식각 정도를 미세하게 조절하기 어려워서 실리콘 산화막이 너무 많이 식각되는 경우와 같이 식각 작업의 품질이 저하되고 불량율이 높아지는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 식각이 시작되는 시점부터 미리 정해진 시간 동안에는 상대적으로 고온인 제1 온도의 식각액으로 기판(10)을 먼저 식각하고, 그 후에 상대적으로 저온인 제2 온도의 식각액으로 기판(10)을 식각하면 식각 작업의 속도가 향상됨과 동시에 실리콘 산화물의 식각이 최소화되어서 식각 작업의 품질도 향상될 수 있다. 제1 온도의 식각액을 투입하여 기판(10)을 식각하는 것을 고속 저선택비 식각이라 하고, 제2 온도의 식각액을 투입하여 기판(10)을 식각하는 것을 저속 고선택비 식각이라 할 수 있다.If etching is performed with a high-temperature etchant at the start of etching, the etching rate is large and the etching speed is fast, thereby reducing the total time required to etch the
특히, 실리콘 질화막이 실리콘 산화막의 위에 적층된 구조의 기판(10)에 있어서는 실리콘 질화막이 식각으로 제거되기 전에는 실리콘 산화막이 노출되지 않는다. 따라서, 기판(10)의 식각이 시작되는 시점부터 실리콘 산화막이 노출되기 전까지 미리 정해진 시간 동안 상대적으로 고온인 제1 온도의 식각액으로 기판(10)을 먼저 식각한 후에, 상대적으로 저온인 제2 온도의 식각액으로 기판(10)을 식각하면 식각 작업의 생산성 및 품질이 더욱 향상될 수 있다. In particular, in the
예를 들어, 고속 저선택비 식각에서 식각액의 온도, 즉 제1 온도는 200이고, 저속 고선택비 식각에서 식각액의 온도, 즉 제2 온도는 180 일 수 있다. 이 때, 제1 온도의 식각액과 제2 온도의 식각액에 함유된 Si의 농도는 1300ppm으로 동일할 수 있다. 다른 일 예로, 고속 저선택비 식각에서 식각액의 온도, 즉 제1 온도는 160이고, 저속 고선택비 식각에서 식각액의 온도, 즉 제2 온도는 150 이며, 이 때 제1 온도의 식각액과 제2 온도의 식각액에 함유된 Si의 농도는 700ppm으로 동일할 수 있다.For example, in high-speed, low-selectivity etching, the temperature of the etchant, that is, the first temperature, is 200 And in low-speed, high-selectivity etching, the temperature of the etchant, that is, the second temperature, is 180 It can be. At this time, the concentration of Si contained in the etchant at the first temperature and the etchant at the second temperature may be the same at 1300ppm. As another example, in high-speed, low-selectivity etching, the temperature of the etchant, that is, the first temperature, is 160 And in low-speed, high-selectivity etching, the temperature of the etchant, that is, the second temperature, is 150 In this case, the concentration of Si contained in the etchant at the first temperature and the etchant at the second temperature may be the same at 700 ppm.
저온 식각 단계(S130)는 제2 온도 식각액 공급 단계(S131) 및 제2 온도 식각액 배출 단계(S132)를 포함한다. 제2 온도 식각액 공급 단계(S131)는 식각 챔버(110)에 제2 온도의 식각액을 투입하는 단계로서, 도 4를 참조하여 설명한 제2 식각액 공급부(150)에 의해 수행될 수 있다. 제1 온도 식각액 공급 단계(S121)에 대한 설명에서 언급한 바와 유사하게 제2 식각액 챔버(151)에 수용된 식각액을 제2 식각액 순환 유로(162)를 통해 순환시키면서 제2 식각액 히터를 작동시켜 가열하면, 제2 식각액 챔버(151)에 수용된 식각액을 좀더 빠르고 균일하게 제2 온도의 식각액으로 가열할 수 있다. The low-temperature etching step (S130) includes a second temperature etchant supply step (S131) and a second temperature etchant discharge step (S132). The second temperature etchant supply step (S131) is a step of introducing an etchant of a second temperature into the
이렇게 가열된 제2 온도의 식각액은 제2 식각액 공급 유로(161)를 통하여 제2 식각액 챔버(151)로부터 식각 챔버(110)로 투입될 수 있다. 식각 챔버(110)에 투입된 제2 온도의 식각액이 기판(10)으로 흘러서 기판(10)이 제2 온도의 식각액에 적셔지면서 식각된다. 기판(10)이 적절하게 식각될 수 있도록 제2 온도의 식각액은 식각 챔버(110)에 미리 정한 시간 동안 공급된다. The etchant at the second temperature heated in this way may be introduced into the
제2 온도 식각액 배출 단계(S132)는 식각 챔버(110)에 투입된 제2 온도의 식각액을 식각 챔버(110)의 외부로 배출시키는 단계이다. 제2 온도 식각액 공급 단계(S131) 및 제2 온도 식각액 배출 단계(S132)는 동시에 진행될 수 있다. 다시 말해서, 식각 챔버(110)의 내부로 공급된 제2 온도의 식각액이 기판(10)을 거치고 즉시 식각 챔버(110)에서 배출될 수 있다. 또는, 제2 온도 식각액 공급 단계(S131) 및 제2 온도 식각액 배출 단계(S132)가 시간차를 두고 진행될 수도 있다. 다시 말해서, 제2 온도 식각액 공급 단계(S131)가 먼저 수행되고 일정 시간 후에 제2 온도 식각액 배출 단계(S132)가 수행될 수 있다. The second temperature etchant discharging step ( S132 ) is a step of discharging the etchant of the second temperature introduced into the
식각 챔버(110)에서 배출되는 제2 온도의 식각액은 기판 식각 장치(100)의 외부로 배출되지 않고 제2 식각액 회수부(170)를 통해 제2 식각액 챔버(151)로 회수될 수 있다. 제2 식각액 챔버(151)에 회수된 식각액은 다음 차례의 기판(10)의 식각 작업을 위해 제2 식각액 히터에 의해 제2 온도로 다시 가열될 수 있다.The etchant of the second temperature discharged from the
기판 린스 단계(S140)는 린스액 공급 단계 및 린스액 배출 단계를 포함한다. 린스액 공급 단계는 식각된 기판(10)을 세척하기 위하여 식각 챔버(110)에 린스액을 공급하는 단계이다. 식각 챔버(110) 내부로 공급된 린스액은 식각된 기판(10)의 표면에 잔존하거나 붙어있는 식각액과 오염물질을 녹여 기판(10)의 표면에서 제거한다. 린스액 공급 단계는 상술한 린스액 공급부(180)에 의해 수행된다. The substrate rinsing step (S140) includes a rinse solution supply step and a rinse solution discharge step. The rinse solution supply step is a step of supplying a rinse solution to the
린스액 배출 단계는 기판(10)을 세척하여 오염된 린스액을 식각 챔버(110)의 외부로 배출하는 단계이다. 식각 챔버(110)에서 배출된 린스액은 폐수 탱크(191)에 수용된다. 린스액 배출 단계는 상술한 폐수 배출부(190)에 의해 수행된다. The rinse liquid discharging step is a step of cleaning the
기판 세정 단계(S150)는 세정액 공급 단계 및 세정액 배출 단계를 포함한다. 세정액 공급 단계는 식각 챔버(110)에 세정액을 공급하는 단계이다. 식각 챔버(110) 내부로 공급된 세정액은 린스액을 이용한 기판(10)의 세척 후에 기판(10)에 잔존하는 린스액을 씻어내 제거한다. 세정액 공급 단계는 상술한 세정액 공급부(185)에 의해 수행된다. The substrate cleaning step (S150) includes a cleaning liquid supply step and a cleaning liquid discharge step. The cleaning liquid supply step is a step of supplying the cleaning liquid to the
세정액 배출 단계는 기판(10)에 잔존하는 린스액을 씻어내 제거함으로써 오염된 세정액을 식각 챔버(110)의 외부로 배출하는 단계이다. 식각 챔버(110)에서 배출된 세정액은 폐수 탱크(191)에 수용된다. 세정액 배출 단계는 상술한 폐수 배출부(190)에 의해 수행된다.The cleaning liquid discharge step is a step of discharging the contaminated cleaning liquid to the outside of the
기판 언로딩 단계(S160)는 저온 식각 단계(S130) 이후에 식각된 기판(10)을 식각 챔버(110)에서 외부로 빼내는 단계이다. 도 1에 도시된 실시예에서는 기판 언로딩 단계(S160)가 기판 린스 단계(S140) 및 기판 세정 단계(S150)를 진행한 이후에 진행되지만 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 저온 식각 단계(S130) 이후에 식각된 기판(10)을 식각 챔버(110) 외부로 빼내고, 그 이후에 기판(10)의 린스 및 세정이 진행될 수도 있다. The substrate unloading step (S160) is a step of removing the etched
한편, 도 1에 도시되진 않았으나 고온 식각 단계(S120) 이후 저온 식각 단계(S130) 이전에 고온 식각된 기판(10)을 린스(rinse)하는 단계가 추가될 수 있다. 또는, 기판 세정 단계(S150) 이후 기판 언로딩 단계(S160) 이전에 기판(10) 표면에 잔존하는 세정액을 기화시켜 제거하는 기판 건조 단계가 추가될 수도 있다. Meanwhile, although not shown in FIG. 1, a step of rinsing the high-temperature etched
한편, 본 발명의 제1 실시예에 따른 기판 식각 방법은 도 5에 도시된 다른 일 예의 기판 식각 장치(200)에 의해서도 수행될 수 있다. 도 5를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 기판 식각 방법을 실시하기 위해 사용되는 다른 일 예의 기판 식각 장치(200)는, 식각 챔버(210), 식각액 공급부(220), 식각액 회수부(240), 린스액 공급부(280), 세정액 공급부(285), 및 폐수 배출부(290)를 포함한다. 도 4에 도시된 기판 식각 장치(100)에 비해 도 5에 도시된 기판 식각 장치(200)는 식각액 공급부(220) 및 식각액 회수부(240)를 하나씩 구비하는 점과, 식각액 공급부(220)의 식각액 챔버(221)에 온도 조절기(224)가 설치된 점에서 차이가 있다. 이하에서는 이러한 차이점을 위주로 설명한다. Meanwhile, the substrate etching method according to the first embodiment of the present invention can also be performed by another example of the
식각 챔버(210)에는 기판(10)이 삽입 수용된다. 식각 챔버(210)는 식각 챔버(210) 내부의 압력이 대기압보다 높은 고압 상태로 유지되도록 예컨대, 고압의 질소(N2) 가스를 식각 챔버(210) 내부에 공급하는 식각 챔버 가압부(215)와 연결될 수 있다. The
식각액 공급부(220)는 식각 챔버(210)에 식각액을 공급한다. 식각액은 예컨대, 인산(H3PO4) 수용액일 수 있다. 식각액 공급부(120)는 식각액 챔버(221), 온도 조절기(224), 식각액 공급 유로(231), 식각액 공급 펌프(230), 식각액 공급 유로 밸브(234), 식각액 순환 유로(232), 식각액 순환 유로 밸브(235), 및 식각액 챔버 가압부(225)를 구비한다. The
식각액 챔버(221)에는 식각액이 수용된다. 식각액 공급 유로(231)는 식각액을 식각액 챔버(221)에서 식각 챔버(210)로 유도한다. 식각액 공급 펌프(230)는 식각액 공급 유로(231) 내의 식각액을 펌핑한다. 식각액 공급 유로 밸브(234)는 식각액 공급 유로(231)를 선택적으로 개폐한다. 식각액 순환 유로(232)는 식각액 공급 유로(231)에서 분기되며 식각액이 다시 식각액 챔버(221)로 되돌아가도록 유도한다. 식각액 순환 유로 밸브(235)는 식각액 순환 유로(232)를 선택적으로 개폐한다. 식각액 챔버 가압부(225)는 식각액 챔버(221)와 연결되고, 식각액 챔버(221) 내부의 압력이 대기압보다 높은 고압 상태로 유지되도록 예컨대, 고압의 질소(N2) 가스를 식각액 챔버(221) 내부에 공급할 수 있다. The
온도 조절기(224)는 식각액 챔버(221)에 수용된 식각액의 온도를 높이거나 낮추기 위하여 식각액 챔버(221)를 가열하거나 냉각할 수 있다. 식각액 공급 유로 밸브(234)를 폐쇄하고 식각액 순환 유로 밸브(235)를 개방하여 식각액을 식각액 순환 유로(232)를 통해 순환시키면서 온도 조절기(224)를 작동시켜 식각액 챔버(221)에 수용된 식각액을 가열하면, 식각액 챔버(221)에 수용된 식각액을 좀더 빠르고 균일하게 특정 온도, 예컨대, 제1 온도가 되도록 가열할 수 있다. 또한, 식각액 공급 유로 밸브(234)를 폐쇄하고 식각액 순환 유로 밸브(235)를 개방하여 식각액을 식각액 순환 유로(232)를 통해 순환시키면서 온도 조절기(224)를 작동시켜 식각액 챔버(221)에 수용된 식각액을 냉각하면, 식각액 챔버(221)에 수용된 식각액을 좀더 빠르고 균일하게 특정 온도, 예컨대, 제2 온도가 되도록 냉각할 수 있다.The
식각액 회수부(240)는 기판(10)을 식각한 식각액을 식각 챔버(210)에서 식각액 공급부(220)의 식각액 챔버(221)로 회수한다. 식각액 회수부(240)는 식각액 회수 유로(241) 및 식각액 회수 유로 밸브(245)를 구비한다. 식각액 회수 유로(241)는 식각액을 식각 챔버(210)에서 식각액 챔버(221)로 유도한다. 식각액 회수 유로 밸브(245)는 식각액 회수 유로(241)를 선택적으로 개폐한다. 도시되진 않았으나, 식각액 회수부(240)는 식각액 회수 유로(245) 내의 식각액을 식각액 챔버(221)로 향하도록 펌핑하는 식각액 회수 펌프를 더 구비할 수도 있다. The
식각 챔버 가압부(215) 및 식각액 챔버 가압부(225)에 의해 식각 챔버(210) 및 식각액 챔버(221)가 고압 상태로 유지되면, 식각액의 끓는점이 높아지므로 식각액이 끓지 않는 한도 내에서 식각액의 온도, 즉 제1 온도 및 제2 온도를 높일 수 있다. 도 2를 참조하면 알 수 있는 바와 같이 식각액의 온도가 높을수록 실리콘 질화막의 식각율이 커진다. 또한, 식각액의 끓는점보다 낮은 온도에서도 식각액에 포함된 인산의 기화가 억제되어 식각액의 농도가 일정하게 유지될 수 있다. 따라서, 기판 식각 장치(200)을 이용한 기판(10) 식각 작업의 속도 및 생산성이 향상되고, 불량율이 낮아져서 식각 작업의 품질이 향상된다. When the
린스액 공급부(280)는 기판(10)이 식각된 후에 기판(10)을 세척하기 위하여 식각 챔버(210)에 린스액을 공급한다. 린스액은 식각된 기판(10)의 표면에 잔존하거나 붙어있는 식각액과 오염물질을 녹여 기판(10)의 표면에서 제거한다. 린스액은 예컨대, DHF(Diluted Hydrogen Fluoride), IPA(Isopropyl Alcohol), SC1 용액일 수 있다. The rinse
린스액 공급부(280)는 린스액 챔버(281), 린스액 공급 유로(283), 및 린스액 공급 유로 밸브(284)를 구비한다. 린스액 챔버(281)에는 린스액이 수용된다. 린스액 공급 유로(283)는 린스액을 린스액 챔버(281)에서 식각 챔버(210)로 유도한다. 린스액 공급 유로 밸브(284)는 린스액 공급 유로(283)를 선택적으로 개폐한다. 도시되진 않았으나, 린스액 공급부(280)는 린스액 공급 유로(283)를 통해 린스액을 린스액 챔버(281)에서 식각 챔버(210)로 향하도록 펌핑하는 린스액 공급 펌프를 더 구비할 수도 있다. The rinse
세정액 공급부(285)는 린스액을 이용한 기판(10)의 세척 후에 기판(10)에 잔존하는 린스액을 씻어내 제거하기 위하여 식각 챔버(210)에 세정액을 공급한다. 세정액은 예컨대, DIW(deionized water)일 수 있다. The cleaning
세정액 공급부(285)는 세정액 챔버(286), 세정액 공급 유로(287), 및 세정액 공급 유로 밸브(288)를 구비한다. 세정액 챔버(286)에는 세정액이 수용된다. 세정액 공급 유로(287)는 세정액을 세정액 챔버(286)에서 식각 챔버(210)로 유도한다. 세정액 공급 유로 밸브(288)는 세정액 공급 유로(287)를 선택적으로 개폐한다. 도시되진 않았으나, 세정액 공급부(285)는 세정액 공급 유로(287)를 통해 세정액을 세정액 챔버(286)에서 식각 챔버(210)로 향하도록 펌핑하는 세정액 공급 펌프를 더 구비할 수도 있다. The cleaning
폐수 배출부(290)는 린스액 및 세정액을 식각 챔버(210)의 외부로 배출시킨다. 폐수 배출부(290)는 폐수 탱크(291), 폐수 배출 유로(295), 폐수 배출 유로 밸브(297), 및 폐수 탱크 가압부(293)를 구비한다. 폐수 탱크(291)에는 기판(10)의 린스 과정 및 세정 과정을 통해 오염된 린스액 및 세정액이 식각 챔버(210)에서 배출되어 수용된다. 폐수 탱크 가압부(293)는 폐수 탱크(291)와 연결되고, 폐수 탱크(291) 내부의 압력이 대기압보다 높은 고압 상태로 유지되도록 예컨대, 고압의 질소(N2) 가스를 폐수 탱크(290) 내부에 공급할 수 있다.The
폐수 배출 유로(295)는 오염된 린스액 및 세정액을 식각 챔버(210)에서 폐수 탱크(291)로 유도한다. 폐수 배출 유로 밸브(297)는 폐수 배출 유로(295)를 선택적으로 개폐한다. 도시되진 않았으나, 폐수 배출부(290)는 폐수 배출 유로(295) 내의 오염된 린스액 및 세정액을 폐수 탱크(290)로 향하도록 펌핑하는 폐수 배출 펌프를 더 구비할 수도 있다. The wastewater
도 5에 도시된 기판 식각 장치(200)를 이용한 기판 식각 방법은 온도 조절기(224)에 의해 식각액 챔버(220)에 수용된 식각액이 제1 온도의 식각액으로 가열되어 식각 챔버(210)로 공급되고 식각액 회수부(240)를 통해 식각액 챔버(220)로 회수되고, 다시 식각액 챔버(220)에 회수된 제1 온도의 식각액이 온도 조절기(224)에 의해 제2 온도의 식각액으로 냉각되어 식각 챔버(210)로 공급되고 식각액 회수부(240)를 통해 식각액 챔버(220)로 다시 회수되는 과정을 거치는 점에서 도 4에 도시된 기판 식각 장치(100)를 이용한 기판 식각 방법과 세부적으로 차이가 있으나, 그 이외에는 동일하므로 중복된 설명은 생략한다. In the substrate etching method using the
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 기판 식각 방법을 나타낸 플로우차트이고, 도 7은 도 6의 기판 식각 방법을 실시하기 위해 사용되는 기판 식각 장치의 일 예를 도시한 구성도이다. 도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 기판 식각 방법은 반도체 제조용 실리콘 웨이퍼와 같은 기판(10)에 적층된 실리콘 질화막 중 적어도 일부를 식각에 의해 제거하는 방법이다. FIG. 6 is a flowchart showing a substrate etching method according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a configuration diagram showing an example of a substrate etching device used to perform the substrate etching method of FIG. 6. Referring to Figures 6 and 7, the substrate etching method according to the third embodiment of the present invention is a method of removing at least a portion of the silicon nitride film laminated on a
본 발명의 제3 실시예에 따른 기판 식각 방법은 기판 로딩 단계(S210), 저농도 식각 단계(S220), 고농도 식각 단계(S230), 기판 린스 단계(S240), 기판 세정 단계(S250), 및 기판 언로딩 단계(S260)를 포함한다. 본 발명의 제3 실시예에 따른 기판 식각 방법을 실시하기 위해 사용되는 기판 식각 장치(300)는, 식각 챔버(310), 제1 식각액 공급부(320), 제1 식각액 회수부(340), 제2 식각액 공급부(350), 제2 식각액 회수부(370), 린스액 공급부(380), 세정액 공급부(385), 및 폐수 배출부(390)를 포함한다. The substrate etching method according to the third embodiment of the present invention includes a substrate loading step (S210), a low-concentration etching step (S220), a high-concentration etching step (S230), a substrate rinsing step (S240), a substrate cleaning step (S250), and a substrate Includes an unloading step (S260). The
식각 챔버(310)에는 기판(10)이 삽입 수용된다. 식각 챔버(310)는 식각 챔버(310) 내부의 압력이 대기압보다 높은 고압 상태로 유지되도록 예컨대, 고압의 질소(N2) 가스를 식각 챔버(310) 내부에 공급하는 식각 챔버 가압부(315)와 연결될 수 있다. The
제1 식각액 공급부(320)는 식각 챔버(310)에 제1 농도의 Si(silicon)를 함유한 제1 농도 식각액을 공급한다. 식각액은 예컨대, 인산(H3PO4) 수용액일 수 있다. 제1 식각액 공급부(320)는 제1 식각액 챔버(321), 제1 식각액 공급 유로(331), 제1 식각액 공급 펌프(330), 제1 식각액 공급 유로 밸브(334), 제1 식각액 순환 유로(332), 제1 식각액 순환 유로 밸브(335), 및 제1 식각액 챔버 가압부(325)를 구비한다. The first
제1 식각액 챔버(321)에는 제1 농도의 Si를 함유한 제1 농도 식각액이 수용된다. 부연하면, 식각액에 함유된 Si는 Si 이온 형태로 식각액에 포함될 수 있다. 제1 식각액 공급 유로(331)는 제1 농도 식각액을 제1 식각액 챔버(321)에서 식각 챔버(310)로 유도한다. 제1 식각액 공급 펌프(330)는 제1 식각액 공급 유로(331) 내의 제1 식각액을 펌핑한다. 제1 식각액 공급 유로 밸브(334)는 제1 식각액 공급 유로(331)를 선택적으로 개폐한다. 제1 식각액 순환 유로(332)는 제1 식각액 공급 유로(331)에서 분기되며 제1 농도 식각액이 다시 제1 식각액 챔버(321)로 되돌아가도록 유도한다. 제1 식각액 순환 유로 밸브(335)는 제1 식각액 순환 유로(332)를 선택적으로 개폐한다. 제1 식각액 챔버 가압부(325)는 제1 식각액 챔버(321)와 연결되고, 제1 식각액 챔버(321) 내부의 압력이 대기압보다 높은 고압 상태로 유지되도록 예컨대, 고압의 질소(N2) 가스를 제1 식각액 챔버(321) 내부에 공급할 수 있다. The
도시되진 않았으나, 제1 식각액 공급부(320)는 제1 식각액 챔버(321)에 수용된 식각액을 가열하기 위한 제1 식각액 히터를 더 구비할 수 있다. 제1 식각액 공급 유로 밸브(334)를 폐쇄하고 제1 식각액 순환 유로 밸브(335)를 개방하여 식각액을 제1 식각액 순환 유로(332)를 통해 순환시키면서 제1 식각액 히터를 작동시켜 제1 식각액 챔버(321)에 수용된 식각액을 가열하면, 제1 식각액 챔버(321)에 수용된 식각액을 좀더 빠르고 균일하게 특정 온도의 식각액으로 가열할 수 있다. Although not shown, the first
제1 식각액 회수부(340)는 기판(10)을 식각한 제1 농도 식각액을 식각 챔버(310)에서 제1 식각액 공급부(320)의 제1 식각액 챔버(321)로 회수한다. 제1 식각액 회수부(340)는 제1 식각액 회수 유로(341) 및 제1 식각액 회수 유로 밸브(345)를 구비한다. 제1 식각액 회수 유로(341)는 제1 농도 식각액을 식각 챔버(310)에서 제1 식각액 챔버(321)로 유도한다. 제1 식각액 회수 유로 밸브(345)는 제1 식각액 회수 유로(341)를 선택적으로 개폐한다. 도시되진 않았으나, 제1 식각액 회수부(340)는 제1 식각액 회수 유로(345) 내의 제1 농도 식각액을 제1 식각액 챔버(321)로 향하도록 펌핑하는 제1 식각액 회수 펌프를 더 구비할 수도 있다. The first
제2 식각액 공급부(350)는 제1 농도 식각액이 배출된, 다시 말해서, 제1 식각액 회수부(340)를 통해 제1 농도 식각액이 제1 식각액 챔버(321)로 회수되어서 식각액이 채워지지 않은 식각 챔버(310)에 제1 농도보다 높은 제2 농도의 Si를 함유한 제2 농도 식각액을 공급한다. 제2 식각액 공급부(350)는 제2 식각액 챔버(351), 제2 식각액 공급 유로(361), 제2 식각액 공급 펌프(360), 제2 식각액 공급 유로 밸브(364), 제2 식각액 순환 유로(362), 제2 식각액 순환 유로 밸브(365), 및 제2 식각액 챔버 가압부(355)를 구비한다. The second
제2 식각액 챔버(321)에는 제2 농도 식각액이 수용된다. 제2 식각액 공급 유로(361)는 제2 온도의 식각액을 제2 식각액 챔버(351)에서 식각 챔버(310)로 유도한다. 제2 식각액 공급 펌프(350)는 제2 식각액 공급 유로(361) 내의 제2 식각액을 펌핑한다. 제2 식각액 공급 유로 밸브(364)는 제2 식각액 공급 유로(361)를 선택적으로 개폐한다. 제2 식각액 순환 유로(362)는 제2 식각액 공급 유로(361)에서 분기되며 제2 온도의 식각액이 다시 제2 식각액 챔버(351)로 되돌아가도록 유도한다. 제2 식각액 순환 유로 밸브(365)는 제2 식각액 순환 유로(362)를 선택적으로 개폐한다. 제2 식각액 챔버 가압부(355)는 제2 식각액 챔버(351)와 연결되고, 제2 식각액 챔버(351) 내부의 압력이 대기압보다 높은 고압 상태로 유지되도록 예컨대, 고압의 질소(N2) 가스를 제2 식각액 챔버(351) 내부에 공급할 수 있다. The
도시되진 않았으나, 제2 식각액 공급부(350)는 제2 식각액 챔버(351)에 수용된 식각액을 가열하기 위한 제2 식각액 히터를 더 구비할 수 있다. 제2 식각액 공급 유로 밸브(364)를 폐쇄하고 제2 식각액 순환 유로 밸브(365)를 개방하여 식각액을 제2 식각액 순환 유로(362)를 통해 순환시키면서 제2 식각액 히터를 작동시켜 제2 식각액 챔버(351)에 수용된 식각액을 가열하면, 제2 식각액 챔버(351)에 수용된 식각액을 좀더 빠르고 균일하게 특정 온도의 식각액으로 가열할 수 있다. Although not shown, the second
제2 식각액 회수부(370)는 기판(10)을 식각한 제2 농도 식각액을 식각 챔버(310)에서 제2 식각액 공급부(350)의 제2 식각액 챔버(351)로 회수한다. 제2 식각액 회수부(370)는 제2 식각액 회수 유로(371) 및 제2 식각액 회수 유로 밸브(375)를 구비한다. 제2 식각액 회수 유로(371)는 제2 농도 식각액을 식각 챔버(310)에서 제2 식각액 챔버(351)로 유도한다. 제2 식각액 회수 유로 밸브(375)는 제2 식각액 회수 유로(371)를 선택적으로 개폐한다. 도시되진 않았으나, 제2 식각액 회수부(370)는 제2 식각액 회수 유로(375) 내의 제2 식각액을 제2 식각액 챔버(351)로 향하도록 펌핑하는 제2 식각액 회수 펌프를 더 구비할 수도 있다. The second
식각 챔버 가압부(315), 제1 식각액 챔버 가압부(325), 및 제2 식각액 챔버 가압부(355)에 의해 식각 챔버(310), 제1 식각액 챔버(321), 및 제2 식각액 챔버(351)가 고압 상태로 유지되면, 식각액의 끓는점이 높아지므로 식각액이 끓지 않는 한도 내에서 식각액의 온도를 높일 수 있다. 도 2를 참조하면 알 수 있는 바와 같이 식각액의 온도가 높을수록 실리콘 질화막의 식각율이 커진다. 또한, 식각액의 끓는점보다 낮은 온도에서도 식각액에 포함된 인산의 기화가 억제되어 식각액의 농도가 일정하게 유지될 수 있다. 따라서, 기판 식각 장치(300)을 이용한 기판(10) 식각 작업의 속도 및 생산성이 향상되고, 불량율이 낮아져서 식각 작업의 품질이 향상된다. The
린스액 공급부(380)는 기판(10)이 식각된 후에 기판(10)을 세척하기 위하여 식각 챔버(310)에 린스액을 공급한다. 린스액은 식각된 기판(10)의 표면에 잔존하거나 붙어있는 식각액과 오염물질을 녹여 기판(10)의 표면에서 제거한다. 린스액은 예컨대, DHF(Diluted Hydrogen Fluoride), IPA(Isopropyl Alcohol), SC1 용액일 수 있다. The rinse
린스액 공급부(380)는 린스액 챔버(381), 린스액 공급 유로(383), 및 린스액 공급 유로 밸브(384)를 구비한다. 린스액 챔버(381)에는 린스액이 수용된다. 린스액 공급 유로(383)는 린스액을 린스액 챔버(381)에서 식각 챔버(310)로 유도한다. 린스액 공급 유로 밸브(384)는 린스액 공급 유로(383)를 선택적으로 개폐한다. 도시되진 않았으나, 린스액 공급부(380)는 린스액 공급 유로(383)를 통해 린스액을 린스액 챔버(381)에서 식각 챔버(310)로 향하도록 펌핑하는 린스액 공급 펌프를 더 구비할 수도 있다. The rinse
세정액 공급부(385)는 린스액을 이용한 기판(10)의 세척 후에 기판(10)에 잔존하는 린스액을 씻어내 제거하기 위하여 식각 챔버(310)에 세정액을 공급한다. 세정액은 예컨대, DIW(deionized water)일 수 있다. The cleaning
세정액 공급부(385)는 세정액 챔버(386), 세정액 공급 유로(387), 및 세정액 공급 유로 밸브(388)를 구비한다. 세정액 챔버(386)에는 세정액이 수용된다. 세정액 공급 유로(387)는 세정액을 세정액 챔버(386)에서 식각 챔버(310)로 유도한다. 세정액 공급 유로 밸브(388)는 세정액 공급 유로(387)를 선택적으로 개폐한다. 도시되진 않았으나, 세정액 공급부(385)는 세정액 공급 유로(387)를 통해 세정액을 세정액 챔버(386)에서 식각 챔버(310)로 향하도록 펌핑하는 세정액 공급 펌프를 더 구비할 수도 있다. The cleaning
폐수 배출부(390)는 린스액 및 세정액을 식각 챔버(310)의 외부로 배출시킨다. 폐수 배출부(390)는 폐수 탱크(391), 폐수 배출 유로(395), 폐수 배출 유로 밸브(397), 및 폐수 탱크 가압부(393)를 구비한다. 폐수 탱크(391)에는 기판(10)의 린스 과정 및 세정 과정을 통해 오염된 린스액 및 세정액이 식각 챔버(310)에서 배출되어 수용된다. 폐수 탱크 가압부(393)는 폐수 탱크(391)와 연결되고, 폐수 탱크(391) 내부의 압력이 대기압보다 높은 고압 상태로 유지되도록 예컨대, 고압의 질소(N2) 가스를 폐수 탱크(390) 내부에 공급할 수 있다.The
폐수 배출 유로(395)는 오염된 린스액 및 세정액을 식각 챔버(310)에서 폐수 탱크(391)로 유도한다. 폐수 배출 유로 밸브(397)는 폐수 배출 유로(395)를 선택적으로 개폐한다. 도시되진 않았으나, 폐수 배출부(390)는 폐수 배출 유로(395) 내의 오염된 린스액 및 세정액을 폐수 탱크(390)로 향하도록 펌핑하는 폐수 배출 펌프를 더 구비할 수도 있다. The wastewater
기판 로딩 단계(S210)는 실리콘 산화막 및 실리콘 질화막이 적층된 기판(10)을 식각 챔버(310)에 삽입하는 단계이다. 바람직하게는, 기판(10)은 한 장씩 식각 챔버(310) 내에 삽입 안치될 수 있다. The substrate loading step (S210) is a step of inserting the
저농도 식각 단계(S220)는 식각 챔버(310) 내에 삽입 안치된 기판(10)을 제1 농도 식각액에 노출시켜 식각하는 단계이다. 저농도 식각 단계(S220)는 제1 농도 식각액 공급 단계(S221) 및 제1 농도 식각액 배출 단계(S322)를 포함한다. 제1 농도 식각액 공급 단계(S221)는 식각 챔버(310)에 제1 농도 식각액을 투입하는 단계로서, 도 7를 참조하여 설명한 제1 식각액 공급부(320)에 의해 수행될 수 있다. The low-concentration etching step (S220) is a step of etching the
식각 챔버(310)에 투입된 제1 농도 식각액이 기판(10)으로 흘러서 기판(10)이 제1 농도 식각액에 적셔지면서 식각된다. 기판(10)이 적절하게 식각될 수 있도록 제1 농도 식각액은 식각 챔버(310)에 미리 정한 시간 동안 공급된다. The first concentration etchant introduced into the
제1 농도 식각액 배출 단계(S222)는 식각 챔버(310)에 투입된 제1 농도 식각액을 식각 챔버(310)의 외부로 배출시키는 단계이다. 제1 농도 식각액 공급 단계(S221) 및 제1 농도 식각액 배출 단계(S222)는 동시에 진행될 수 있다. 다시 말해서, 식각 챔버(310)의 내부로 공급된 제1 농도 식각액이 기판(10)을 거치고 즉시 식각 챔버(310)에서 배출될 수 있다. 또는, 제1 농도 식각액 공급 단계(S221) 및 제1 농도 식각액 배출 단계(S222)가 시간차를 두고 진행될 수도 있다. 다시 말해서, 제1 농도 식각액 공급 단계(S221)가 먼저 수행되고 일정 시간 후에 제1 농도 식각액 배출 단계(S222)가 수행될 수 있다. 식각 챔버(310)에서 배출되는 제1 농도 식각액은 기판 식각 장치(300)의 외부로 배출되지 않고 제1 식각액 회수부(340)를 통해 제1 식각액 챔버(321)로 회수될 수 있다. The first concentration etchant discharge step (S222) is a step of discharging the first concentration etchant introduced into the
고농도 식각 단계(S230)는 식각 챔버(310) 내에 삽입 안치된 기판(10)을 제1 농도보다 높은 제2 농도의 Si를 함유한 제2 농도 식각액에 노출시켜 식각하는 단계이다. 고농도 식각 단계(S230)는 저농도 식각 단계(S220)보다 식각 속도는 느리고 실리콘 산화막에 대한 실리콘 질화막의 식각 선택비는 높아지게 기판(10)을 식각한다. 다시 말해, 고농도 식각 단계(S230)에서의 식각 속도는 저농도 식각 단계(S220)에서의 식각 속도보다 느리고, 고농도 식각 단계(S230)에서의 식각 선택비는 저농도 식각 단계(S220)에서의 식각 선택비보다 높다. The high-concentration etching step (S230) is a step of etching the
도 3에 도시된 바와 같이 실리콘 산화막의 식각율에 대한 실리콘 질화막의 식각율인 식각 선택비(selectivity)는 온도가 높아질수록 작아지며, 온도가 같은 경우에는 상대적으로 고농도의 Si를 함유한 식각액의 식각 선택비가 상대적으로 저농도의 Si를 함유한 식각액의 식각 선택비보다 크다. 식각 선택비가 작아진다는 것은 식각에 의해 실리콘 질화막이 제거될 때 실리콘 산화막이 제거되는 양이 증대되는 것을 의미한다. 식각액의 온도가 상승함에 따라 식각 선택비가 감소하는 추세는 식각액에 함유된 Si의 농도에 상관없이 공통된다. 또한, 도 2에 도시된 바와 같이 실리콘 질화막의 경우 및 실리콘 산화막의 경우에서 모두 식각액의 온도가 높아질수록 식각액에 의한 식각율이 커진다. 한편, 고농도의 Si를 함유한 식각액으로 너무 오랜 시간 동안 기판(10)을 식각하면 불필요한 실리콘 산화막이 비정상적으로 생성될 수 있다. As shown in Figure 3, the etching selectivity, which is the etching rate of the silicon nitride film relative to the etching rate of the silicon oxide film, decreases as the temperature increases, and when the temperature is the same, the etching solution containing a relatively high concentration of Si is etched. The selectivity is greater than that of an etchant containing a relatively low concentration of Si. A decrease in the etch selectivity means that the amount of the silicon oxide film removed when the silicon nitride film is removed by etching increases. The trend of decreasing etching selectivity as the temperature of the etchant increases is common regardless of the concentration of Si contained in the etchant. In addition, as shown in FIG. 2, the etching rate by the etchant increases as the temperature of the etchant increases in both the case of the silicon nitride film and the silicon oxide film. Meanwhile, if the
따라서, 식각이 시작되는 시점부터 미리 정해진 시간 동안에는 상대적으로 저농도의 Si를 함유한 제1 농도 식각액으로 식각액으로 기판(10)을 먼저 식각하고, 그 후에 상대적으로 고농도의 Si를 함유한 제2 농도 식각액으로 기판(10)을 식각하면, 실리콘 산화물의 식각이 최소화되어서 식각 작업의 품질이 향상됨과 동시에 식각 작업의 속도도 향상될 수 있다. 제1 농도 식각액을 투입하여 기판(10)을 식각하는 것을 저선택비 식각이라 하고, 제2 온도의 식각액을 투입하여 기판(10)을 식각하는 것을 고선택비 식각이라 할 수 있다. Therefore, for a predetermined period of time from the start of etching, the
예를 들어, 고속 저선택비 식각에서 제1 농도 식각액에 포함된 Si의 농도는 1300ppm 이고, 저속 고선택비 식각에서 제2 농도 식각액에 포함된 Si의 농도는 1700ppm 일 수 있다. 이 때, 제1 농도 식각액과 제2 농도 식각액의 온도는 200 로 동일할 수 있다. 다른 일 예로, 고속 저선택비 식각에서 제1 농도 식각액에 포함된 Si의 농도는 700ppm 이고, 저속 고선택비 식각에서 제2 농도 식각액에 포함된 Si의 농도는 800ppm 일 수 있다. 이 때, 제1 농도 식각액과 제2 농도 식각액의 온도는 160 로 동일할 수 있다. For example, in high-speed, low-selectivity etching, the concentration of Si contained in the first concentration etchant may be 1300 ppm, and in low-speed, high-selectivity etching, the concentration of Si contained in the second concentration etchant may be 1700 ppm. At this time, the temperature of the first concentration etchant and the second concentration etchant is 200 can be the same. As another example, in high-speed, low-selectivity etching, the concentration of Si contained in the first concentration etchant may be 700 ppm, and in low-speed, high-selectivity etching, the concentration of Si contained in the second concentration etchant may be 800 ppm. At this time, the temperature of the first concentration etchant and the second concentration etchant is 160 can be the same.
고농도 식각 단계(S230)는 제2 농도 식각액 공급 단계(S231) 및 제2 농도 식각액 배출 단계(S232)를 포함한다. 제2 농도 식각액 공급 단계(S231)는 식각 챔버(310)에 제2 농도 식각액을 투입하는 단계로서, 도 7를 참조하여 설명한 제2 식각액 공급부(350)에 의해 수행될 수 있다. 제2 농도 식각액은 제2 식각액 공급 유로(361)를 통하여 제2 식각액 챔버(351)로부터 식각 챔버(310)로 투입될 수 있다. 식각 챔버(310)에 투입된 제2 농도 식각액이 기판(10)으로 흘러서 기판(10)이 제2 농도 식각액에 적셔지면서 식각된다. 기판(10)이 적절하게 식각될 수 있도록 제2 농도 식각액은 식각 챔버(310)에 미리 정한 시간 동안 공급된다. The high concentration etching step (S230) includes a second concentration etchant supply step (S231) and a second concentration etchant discharge step (S232). The second concentration etchant supply step (S231) is a step of injecting the second concentration etchant into the
제2 농도 식각액 배출 단계(S232)는 식각 챔버(310)에 투입된 제2 농도 식각액을 식각 챔버(310)의 외부로 배출시키는 단계이다. 제2 농도 식각액 공급 단계(S231) 및 제2 농도 식각액 배출 단계(S232)는 동시에 진행될 수 있다. 다시 말해서, 식각 챔버(310)의 내부로 공급된 제2 농도 식각액이 기판(10)을 거치고 즉시 식각 챔버(310)에서 배출될 수 있다. 또는, 제2 농도 식각액 공급 단계(S231) 및 제2 농도 식각액 배출 단계(S232)가 시간차를 두고 진행될 수도 있다. 다시 말해서, 제2 농도 식각액 공급 단계(S231)가 먼저 수행되고 일정 시간 후에 제2 농도 식각액 배출 단계(S232)가 수행될 수 있다. 식각 챔버(310)에서 배출되는 제2 농도 식각액은 기판 식각 장치(300)의 외부로 배출되지 않고 제2 식각액 회수부(340)를 통해 제2 식각액 챔버(351)로 회수될 수 있다. The second concentration etchant discharge step (S232) is a step of discharging the second concentration etchant introduced into the
기판 린스 단계(S240)는 린스액 공급 단계 및 린스액 배출 단계를 포함한다. 린스액 공급 단계는 식각된 기판(10)을 세척하기 위하여 식각 챔버(310)에 린스액을 공급하는 단계이다. 식각 챔버(310) 내부로 공급된 린스액은 식각된 기판(10)의 표면에 잔존하거나 붙어있는 식각액과 오염물질을 녹여 기판(10)의 표면에서 제거한다. 린스액 공급 단계는 상술한 린스액 공급부(380)에 의해 수행된다. The substrate rinsing step (S240) includes a rinse solution supply step and a rinse solution discharge step. The rinse solution supply step is a step of supplying a rinse solution to the
린스액 배출 단계는 기판(10)을 세척하여 오염된 린스액을 식각 챔버(310)의 외부로 배출하는 단계이다. 식각 챔버(310)에서 배출된 린스액은 폐수 탱크(391)에 수용된다. 린스액 배출 단계는 상술한 폐수 배출부(390)에 의해 수행된다. The rinse liquid discharging step is a step of cleaning the
기판 세정 단계(S250)는 세정액 공급 단계 및 세정액 배출 단계를 포함한다. 세정액 공급 단계는 식각 챔버(310)에 세정액을 공급하는 단계이다. 식각 챔버(310) 내부로 공급된 세정액은 린스액을 이용한 기판(10)의 세척 후에 기판(10)에 잔존하는 린스액을 씻어내 제거한다. 세정액 공급 단계는 상술한 세정액 공급부(385)에 의해 수행된다. The substrate cleaning step (S250) includes a cleaning liquid supply step and a cleaning liquid discharge step. The cleaning liquid supply step is a step of supplying the cleaning liquid to the
세정액 배출 단계는 기판(10)에 잔존하는 린스액을 씻어내 제거함으로써 오염된 세정액을 식각 챔버(310)의 외부로 배출하는 단계이다. 식각 챔버(310)에서 배출된 세정액은 폐수 탱크(391)에 수용된다. 세정액 배출 단계는 상술한 폐수 배출부(390)에 의해 수행된다.The cleaning liquid discharge step is a step of discharging the contaminated cleaning liquid to the outside of the
기판 언로딩 단계(S260)는 저온 식각 단계(S230) 이후에 식각된 기판(10)을 식각 챔버(310)에서 외부로 빼내는 단계이다. 도 6에 도시된 실시예에서는 기판 언로딩 단계(S260)가 기판 린스 단계(S240) 및 기판 세정 단계(S250)를 진행한 이후에 진행되지만 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 고농도 식각 단계(S230) 이후에 식각된 기판(10)을 식각 챔버(310) 외부로 빼내고, 그 이후에 기판(10)의 린스 및 세정이 진행될 수도 있다. The substrate unloading step (S260) is a step of removing the etched
한편, 도 6에 도시되진 않았으나 저농도 식각 단계(S220) 이후 고농도 식각 단계(S230) 이전에 제1 농도 식각액에 의해 식각된 기판(10)을 린스(rinse)하는 단계가 추가될 수 있다. 또는, 기판 세정 단계(S250) 이후 기판 언로딩 단계(S260) 이전에 기판(10) 표면에 잔존하는 세정액을 기화시켜 제거하는 기판 건조 단계가 추가될 수도 있다.Meanwhile, although not shown in FIG. 6, a step of rinsing the
이상에서 설명한 기판 식각 방법에 따르면, 서로 다른 성질의 식각액으로 기판(10)을 식각함으로써, 단일한 성질의 식각액만으로 기판을 식각하는 경우보다 식각 작업의 품질이 향상되고 불량율이 저하되며, 식각 작업의 속도가 향상된다. 구체적인 실시예로서, 제1 온도의 식각액으로 기판을 식각한 후 제1 온도보다 낮은 제2 온도의 식각액으로 기판을 식각하거나, 제1 농도의 Si를 함유한 제1 농도 식각액으로 기판을 식각한 후 제1 농도보다 높은 제2 농도의 Si를 함유한 제2 농도 식각액으로 기판을 식각할 수 있다. According to the substrate etching method described above, by etching the
본 발명은 도면에 도시되는 일 실시예를 참고로 하여 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.The present invention has been described with reference to an embodiment shown in the drawings, but this is merely illustrative, and those skilled in the art will recognize that various modifications and other equivalent embodiments are possible therefrom. You will understand. Therefore, the true scope of protection of the present invention should be determined only by the appended claims.
10: 기판
100, 200, 300: 기판 식각 장치
110, 210, 310: 식각 챔버
120, 330: 제1 식각액 공급부
140, 340: 제1 식각액 회수부
150, 350: 제2 식각액 공급부
170, 370: 제2 식각액 회수부
180, 280, 380: 린스액 공급부
185, 285, 385: 세정액 공급부
190, 290, 390: 폐수 배출부
212: 온도 조절기
220: 식각액 공급부10:
110, 210, 310:
140, 340: first
170, 370: Second
185, 285, 385: cleaning
212: temperature controller 220: etchant supply unit
Claims (13)
상기 기판을 상기 제1 온도보다 낮은 제2 온도의 식각액에 노출시켜 상기 고온 식각 단계보다 상기 실리콘 산화막에 대한 상기 실리콘 질화막의 식각 선택비(selectivity)를 높게 식각하는 저온 식각 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 식각 방법.
A high-temperature etching step of etching a substrate on which a silicon oxide film and a silicon nitride film are stacked by exposing it to an etchant at a first temperature; and
A low-temperature etching step of exposing the substrate to an etchant of a second temperature lower than the first temperature to etch the etch selectivity of the silicon nitride film to the silicon oxide film to be higher than that of the high-temperature etching step. A substrate etching method using.
상기 고온 식각 단계는,
상기 기판이 상기 제1 온도의 식각액에 적셔지도록 상기 기판이 수용된 식각 챔버에 상기 제1 온도의 식각액을 투입하는 제1 온도 식각액 공급 단계; 및
상기 제1 온도의 식각액을 상기 식각 챔버의 외부로 배출시키는 제1 온도 식각액 배출 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 식각 방법.
According to claim 1,
The high temperature etching step is,
A first temperature etchant supply step of injecting the etchant at the first temperature into an etching chamber containing the substrate so that the substrate is wetted with the etchant at the first temperature; and
A method of etching a substrate comprising a first temperature etchant discharging step of discharging the etchant at the first temperature to the outside of the etching chamber.
상기 제1 온도 식각액 공급 단계 및 상기 제1 온도 식각액 배출 단계는 동시에 또는 시간차를 두고 수행되는 것을 특징으로 하는 기판 식각 방법.
According to clause 2,
A substrate etching method, wherein the first temperature etchant supply step and the first temperature etchant discharge step are performed simultaneously or with a time difference.
상기 저온 식각 단계는,
상기 기판이 상기 제2 온도의 식각액에 적셔지도록 상기 식각 챔버에 상기 제2 온도의 식각액을 투입하는 제2 온도 식각액 공급 단계; 및
상기 제2 온도의 식각액을 상기 식각 챔버의 외부로 배출시키는 제2 온도 식각액 배출 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 식각 방법.
According to clause 2,
The low temperature etching step is,
A second temperature etchant supply step of injecting the etchant at the second temperature into the etching chamber so that the substrate is wetted with the etchant at the second temperature; and
A method of etching a substrate comprising a second temperature etchant discharging step of discharging the etchant at the second temperature to the outside of the etching chamber.
상기 제2 온도 식각액 공급 단계 및 상기 제2 온도 식각액 배출 단계는 동시에 또는 시간차를 두고 수행되는 것을 특징으로 하는 기판 식각 방법.
According to clause 4,
A method of etching a substrate, wherein the second temperature etchant supply step and the second temperature etchant discharge step are performed simultaneously or with a time difference.
상기 기판을 상기 제1 농도보다 높은 제2 농도의 Si를 함유한 제2 농도 식각액에 노출시켜 상기 저농도 식각 단계보다 상기 실리콘 산화막에 대한 상기 실리콘 질화막의 식각 선택비를 높게 식각하는 고농도 식각 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 식각 방법.
A low-concentration etching step of etching a substrate on which a silicon oxide film and a silicon nitride film are stacked by exposing it to a first concentration etchant containing a first concentration of Si (silicon); and
A high-concentration etching step of exposing the substrate to a second concentration etchant containing a second concentration of Si higher than the first concentration to etch the etch selectivity of the silicon nitride film to the silicon oxide film to a higher etch selectivity than the low-concentration etching step; A substrate etching method comprising:
상기 저농도 식각 단계는,
상기 기판이 상기 제1 농도 식각액에 적셔지도록 상기 기판이 수용된 식각 챔버에 상기 제1 농도 식각액을 투입하는 제1 농도 식각액 공급 단계; 및
상기 제1 농도 식각액을 상기 식각 챔버의 외부로 배출시키는 제1 농도 식각액 배출 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 식각 방법.
According to clause 6,
The low concentration etching step is,
A first concentration etchant supply step of injecting the first concentration etchant into an etching chamber in which the substrate is accommodated so that the substrate is wetted with the first concentration etchant; and
A method of etching a substrate, comprising: discharging the first concentration etchant to the outside of the etching chamber.
상기 제1 농도 식각액 공급 단계 및 상기 제1 농도 식각액 배출 단계는 동시에 또는 시간차를 두고 수행되는 것을 특징으로 하는 기판 식각 방법.
According to clause 7,
A method of etching a substrate, wherein the first concentration etchant supply step and the first concentration etchant discharge step are performed simultaneously or with a time difference.
상기 고농도 식각 단계는,
상기 기판이 상기 제2 농도 식각액에 적셔지도록 상기 식각 챔버에 상기 제2 농도 식각액을 투입하는 제2 농도 식각액 공급 단계; 및
상기 제2 농도 식각액을 상기 식각 챔버의 외부로 배출시키는 제2 농도 식각액 배출 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 식각 방법.
According to clause 7,
The high concentration etching step is,
a second concentration etchant supply step of introducing the second concentration etchant into the etching chamber so that the substrate is wetted with the second concentration etchant; and
A method of etching a substrate, comprising: discharging the second concentration etchant to the outside of the etching chamber.
상기 제2 농도 식각액 공급 단계 및 상기 제2 농도 식각액 배출 단계는 동시에 또는 시간차를 두고 수행되는 것을 특징으로 하는 기판 식각 방법.
According to clause 9,
A method of etching a substrate, characterized in that the step of supplying the second concentration etchant and discharging the second concentration etchant are performed simultaneously or with a time difference.
상기 식각 챔버에 제1 온도의 식각액을 공급하는 제1 식각액 공급부;
상기 기판을 식각한 상기 제1 온도의 식각액을 상기 식각 챔버에서 상기 제1 식각액 공급부로 회수하는 제1 식각액 회수부;
상기 제1 온도의 식각액이 배출된 상기 식각 챔버에 상기 제1 온도보다 낮은 제2 온도의 식각액을 공급하는 제2 온도 식각액 공급부; 및
상기 기판을 식각한 상기 제2 온도의 식각액을 상기 식각 챔버에서 상기 제2 식각액 공급부로 회수하는 제2 식각액 회수부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 식각 장치.
an etching chamber into which a substrate is inserted and received;
a first etchant supply unit supplying an etchant at a first temperature to the etching chamber;
a first etchant recovery unit that recovers the etchant of the first temperature that etched the substrate from the etching chamber to the first etchant supply unit;
a second temperature etchant supply unit supplying an etchant of a second temperature lower than the first temperature to the etching chamber from which the etchant of the first temperature is discharged; and
A substrate etching device comprising: a second etchant recovery unit that recovers the etchant of the second temperature that etched the substrate from the etching chamber to the second etchant supply unit.
상기 식각 챔버에 제1 농도의 Si(silicon)를 함유한 제1 농도 식각액을 공급하는 제1 식각액 공급부;
상기 기판을 식각한 상기 제1 농도 식각액을 상기 식각 챔버에서 상기 제1 식각액 공급부로 회수하는 제1 식각액 회수부;
상기 제1 농도 식각액이 배출된 상기 식각 챔버에 상기 제1 농도보다 높은 제2 농도의 Si를 함유한 제2 농도 식각액을 공급하는 제2 식각액 공급부; 및
상기 기판을 식각한 상기 제2 농도 식각액을 상기 식각 챔버에서 상기 제2 식각액 공급부로 회수하는 제2 식각액 회수부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 식각 장치.
an etching chamber into which a substrate is inserted and received;
a first etchant supply unit supplying an etchant containing a first concentration of Si (silicon) to the etching chamber;
a first etchant recovery unit that recovers the first concentration etchant that etched the substrate from the etching chamber to the first etchant supply unit;
a second etchant supply unit supplying a second concentration etchant containing Si of a second concentration higher than the first concentration to the etching chamber from which the first concentration etchant is discharged; and
A second etchant recovery unit that recovers the second concentration etchant that etched the substrate from the etching chamber to the second etchant supply unit.
상기 기판이 식각된 후에 상기 기판을 세척하기 위하여 상기 식각 챔버에 린스액을 공급하는 린스액 공급부; 및
상기 기판에 잔존하는 상기 린스액을 제거하기 위하여 상기 식각 챔버에 세정액을 공급하는 세정액 공급부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 식각 장치. The method of claim 11 or 12,
a rinse solution supply unit that supplies a rinse solution to the etching chamber to clean the substrate after the substrate is etched; and
A substrate etching device further comprising a cleaning solution supply unit that supplies cleaning solution to the etching chamber to remove the rinse solution remaining on the substrate.
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