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KR102485975B1 - Composition for etching, preparation method and method for treating substrate using thereof - Google Patents

Composition for etching, preparation method and method for treating substrate using thereof Download PDF

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KR102485975B1
KR102485975B1 KR1020220004507A KR20220004507A KR102485975B1 KR 102485975 B1 KR102485975 B1 KR 102485975B1 KR 1020220004507 A KR1020220004507 A KR 1020220004507A KR 20220004507 A KR20220004507 A KR 20220004507A KR 102485975 B1 KR102485975 B1 KR 102485975B1
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silicon
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etching composition
phosphoric acid
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김대훈
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Abstract

본 발명은 식각 조성물을 제공한다. 일 실시예에 있어서, 인산과; 로우-스트레스(low stress) 특성을 갖는 실리콘계 화합물을 포함한다. 또한, 본 발명은 기판을 처리하는 방법을 제공한다. 일 실시예에 있어서, 상기 식각 조성물을 제1 온도로 가열하는 단계와; 기판에 상기 가열된 식각 조성물을 공급하여 액막을 형성하는 단계와; 액막을 제2 온도로 가열하는 단계를 포함할 수 있다.The present invention provides an etching composition. In one embodiment, phosphoric acid and; It includes a silicon-based compound having low-stress characteristics. The invention also provides a method of processing a substrate. In one embodiment, heating the etching composition to a first temperature; supplying the heated etching composition to a substrate to form a liquid film; A step of heating the liquid film to a second temperature may be included.

Description

식각 조성물 및 이를 제조하는 방법 및 이를 이용한 기판 처리 방법{COMPOSITION FOR ETCHING, PREPARATION METHOD AND METHOD FOR TREATING SUBSTRATE USING THEREOF}Etching composition, method for preparing the same, and substrate treatment method using the same

본 발명은 기판을 처리하는 식각 조성물과 이를 이용한 기판 처리 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an etching composition for treating a substrate and a method for treating a substrate using the same.

실리콘 질화막의 습식 식각을 위해서는 150 내지 175℃로 가열된 인산을 이용하여 실리콘 질화막을 식각한다. 습식 식각에 있어서 공정 효율성을 높이기 위해 식각 속도 증가의 필요성이 있다. 고온의 인산이 제공될수록 식각 속도는 높아진다. 그러나 고온의 인산일수록 실리콘 질화막과 실리콘 산화막의 선택비(SiN:SiO2)가 낮아지는 문제가 있다.For wet etching of the silicon nitride film, the silicon nitride film is etched using phosphoric acid heated to 150 to 175°C. In wet etching, there is a need to increase the etching rate in order to increase process efficiency. The higher the temperature of the phosphoric acid, the higher the etching rate. However, the higher the phosphoric acid temperature, the lower the selectivity (SiN:SiO 2 ) between the silicon nitride film and the silicon oxide film.

일부 특허문헌에 의하면, 실리콘 산화막의 데미지(damage)를 억제하는 방법으로써 실리콘 화합물를 용해한 인산이 제안된다. 그러나, 실리콘 화합물이 인산에 충분히 용해되지 않고 석출이 빠른 문제로 인해 실리콘 산화막의 데미지를 충분히 줄일 정도로 실리콘 화합물을 첨가할 수 없다. 또한, 실리콘 화합물이 용해된 부분과 석출된 부분의 선택비가 상이하여 기판 표면을 균일하게 처리할 수 없다. 이로 인해 종래 기술들은 산업적으로 사용하기에 어려움이 있다.According to some patent documents, phosphoric acid in which a silicon compound is dissolved is proposed as a method of suppressing damage to a silicon oxide film. However, since the silicon compound is not sufficiently dissolved in phosphoric acid and the precipitation is rapid, the silicon compound cannot be added sufficiently to reduce damage to the silicon oxide film. In addition, the substrate surface cannot be treated uniformly because the selectivity of the portion where the silicon compound is dissolved and the portion where the silicon compound is precipitated is different. Due to this, the conventional techniques are difficult to use industrially.

본 발명은 기판 처리 효율을 높일 수 있는 처리 방법과 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a processing method and apparatus capable of increasing substrate processing efficiency.

또한, 본 발명은 인산에 실리콘 화합물이 충분하고 균일하게 용해될 수 있는 식각 조성물과 이를 이용한 기판 처리 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다. 또한, 본 발명은 식각 속도가 높으면서 실리콘 질화막과 실리콘 산화막의 선택비가 높은 식각 조성물과 이를 이용한 기판 처리 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide an etching composition in which a silicon compound can be sufficiently and uniformly dissolved in phosphoric acid and a substrate processing method using the same. In addition, an object of the present invention is to provide an etching composition with a high etching rate and a high selectivity between a silicon nitride film and a silicon oxide film and a substrate processing method using the same.

또한, 본 발명은 기판을 균일하게 처리할 수 있는 식각 조성물과 이를 이용한 기판 처리 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide an etching composition capable of uniformly processing a substrate and a substrate processing method using the same.

본 발명은 식각 조성물을 제공한다. 일 실시예에 있어서, 인산과; 상기 인산에 용해된 로우-스트레스(low stress) 특성을 갖는 실리콘계 화합물을 포함한다.The present invention provides an etching composition. In one embodiment, phosphoric acid and; It includes a silicon-based compound having low stress (low stress) characteristics dissolved in the phosphoric acid.

일 실시예에 있어서, 상기 실리콘계 화합물은 실리콘 질화물(silicon nitride)일 수 있다.In one embodiment, the silicon-based compound may be silicon nitride.

일 실시예에 있어서, 상기 식각 조성물은 질화실리콘과 산화실리콘의 선택비(SiN:SiO2)는 100:1이상일 수 있다.In one embodiment, the etching composition may have a selectivity ratio (SiN:SiO2) of silicon nitride and silicon oxide of 100:1 or more.

일 실시예에 있어서, 상기 식각 조성물의 질화실리콘 식각 속도는 200Å/min 이상일 수 있다.In one embodiment, the silicon nitride etching rate of the etching composition may be 200 Å / min or more.

일 실시예에 있어서, 암모늄계 화합물, 산, 계면활성제, 분산제 또는 이들의 조합을 더 포함할 수 있다. 또한, 본 발명은 식각 조성물을 제조하는 방법을 제공한다. 일 실시예에 있어서, 기재를 준비하는 단계와; 상기 기재에 화학기상증착기법을 이용하여 실리콘계 화합물을 제조하는 단계와; 상기 실리콘계 화합물을 인산과 반응시켜 상기 인산에 용해시키는 단계를 포함한다.In one embodiment, an ammonium-based compound, an acid, a surfactant, a dispersing agent, or a combination thereof may be further included. In addition, the present invention provides a method for preparing the etching composition. In one embodiment, preparing a substrate; preparing a silicon-based compound on the substrate using a chemical vapor deposition technique; and dissolving the silicon-based compound in phosphoric acid by reacting with phosphoric acid.

일 실시예에 있어서, 상기 실리콘계 화합물과 상기 인산의 반응은 상기 인산을 가열한 상태에서 이루어질 수 있다.In one embodiment, the reaction between the silicon-based compound and the phosphoric acid may be performed in a state in which the phosphoric acid is heated.

일 실시예에 있어서, 상기 기재를 상기 인산에 담금하여 상기 인산과 상기 실리콘계 화합물을 반응시킬 수 있다.In one embodiment, the substrate may be immersed in the phosphoric acid to react the phosphoric acid and the silicon-based compound.

일 실시 예에 있어서, 상기 실리콘계 화합물을 포함하는 기재를 분쇄하여 파우더를 제조하는 단계를 더 포함하고, 상기 인산과 상기 파우더를 설정 온도로 가열된 인산에 반응시켜 상기 인산에 용해할 수 있다.In an embodiment, the method may further include preparing a powder by grinding a substrate including the silicon-based compound, and reacting the phosphoric acid and the powder with phosphoric acid heated to a set temperature to dissolve the phosphoric acid.

일 실시예에 있어서, 상기 실리콘계 화합물은 박막 또는 파우더 형태로 제조될 수 있다.In one embodiment, the silicon-based compound may be manufactured in the form of a thin film or powder.

일 실시예에 있어서, 상기 실리콘계 화합물은 로우-스트레스(low stress) 특성을 가질 수 있다.In one embodiment, the silicon-based compound may have low-stress characteristics.

본 발명에 따른 식각 조성물을 제조하는 다른 실시 예에 있어서, 실리콘을 포함하는 기재를 준비하는 단계와; 화학기상증착기법을 이용하여 상기 기재와 질소를 포함하는 원료가스를 반응시켜 실리콘 질화물을 제조하는 단계와; 상기 실리콘 질화물을 설정 온도로 가열된 인산과 반응시켜 상기 인산에 용해하는 단계를 포함한다. In another embodiment of preparing an etching composition according to the present invention, preparing a substrate containing silicon; preparing silicon nitride by reacting the substrate with a source gas containing nitrogen using a chemical vapor deposition technique; and dissolving the silicon nitride in phosphoric acid by reacting with phosphoric acid heated to a predetermined temperature.

일 실시 예에 있어서, 상기 기재를 상기 인산에 담금하여 상기 인산과 상기 실리콘 질화물을 반응시킬 수 있다.In one embodiment, the substrate may be immersed in the phosphoric acid to react the phosphoric acid and the silicon nitride.

일 실시 예에 있어서, 상기 실리콘 질화물을 포함하는 기재를 분쇄하여 파우더를 제조하는 단계를 더 포함하고, 상기 인산과 상기 파우더를 고온에서 반응시켜 용해할 수 있다.In one embodiment, the step of preparing a powder by grinding the substrate containing the silicon nitride may be further included, and the phosphoric acid and the powder may be reacted at a high temperature to be dissolved.

일 실시 예에 있어서, 상기 실리콘 질화물은 로우-스트레스(low stress) 특성을 가질 수 있다.In one embodiment, the silicon nitride may have low-stress characteristics.

또한, 본 발명은 기판을 처리하는 방법을 제공한다. 일 실시예에 있어서, 상기 식각 조성물을 제1 온도로 가열하는 단계와; 기판에 상기 가열된 식각 조성물을 공급하여 액막을 형성하는 단계와; 상기 액막을을 제2 온도로 가열하는 단계를 포함할 수 있다.The invention also provides a method of processing a substrate. In one embodiment, heating the etching composition to a first temperature; supplying the heated etching composition to a substrate to form a liquid film; The liquid film may be heated to a second temperature.

일 실시예에 있어서, 상기 제1 온도는 150℃ 이상 175℃이하이고, 상기 제2 온도는 175℃ 이상 300℃이하 일 수 있다.일 실시예에 있어서, 상기 기판의 하면을 가열하여 상기 액막을 상기 제2 온도로 가열할 수 있다.In one embodiment, the first temperature may be 150° C. or more and 175° C. or less, and the second temperature may be 175° C. or more and 300° C. or less. In one embodiment, the lower surface of the substrate is heated to form the liquid film. It may be heated to the second temperature.

일 실시예에 있어서, 기판을 회전시키는 단계를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the step of rotating the substrate may be further included.

또한, 기판을 처리하는 방법에 대한 다른 실시예에 있어서, 상기 식각 조성물을 175℃ 이상 300℃이하로 가열하는 단계와; 상기 가열된 식각 조성물을 기판에 공급하는 단계를 포함한다.In another embodiment of a method for treating a substrate, heating the etching composition to 175° C. or more and 300° C. or less; and supplying the heated etching composition to a substrate.

본 발명의 실시예에 의하면, 인산에 실리콘 화합물이 충분히 용해될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the silicon compound can be sufficiently dissolved in phosphoric acid.

또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 식각 속도가 높으면서 실리콘 질화막과 실리콘 산화막의 선택비가 높을 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the etching rate may be high and the selectivity of the silicon nitride film and the silicon oxide film may be high.

도 1은 본 발명에 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 보여주는 평면도이다.
도 2는 도 1의 제1 공정 챔버의 단면도이다.
도 3은 식각 조성물의 제조 방법을 나타낸 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 식각 조성물의 제조 방법을 나타낸 순서도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 식각 조성물의 제조 방법을 나타낸 순서도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 식각 조성물의 제조 방법을 나타낸 순서도이다.
도 7은 일 실시 예에 따른 식각 조성물을 이용하여 기판을 처리하는 방법을 도시한 순서도이다.
도 8은 다른 실시 예에 따른 식각 조성물을 이용하여 기판을 처리하는 방법을 도시한 순서도이다. 1 is a plan view showing a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the first process chamber of FIG. 1 .
3 is a flow chart showing a method for preparing an etching composition.
4 is a flowchart illustrating a method of manufacturing an etching composition according to an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart illustrating a method of manufacturing an etching composition according to another embodiment of the present invention.
6 is a flowchart illustrating a method of manufacturing an etching composition according to another embodiment of the present invention.
7 is a flowchart illustrating a method of treating a substrate using an etching composition according to an embodiment.
8 is a flowchart illustrating a method of treating a substrate using an etching composition according to another embodiment.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장되었다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. Embodiments of the present invention may be modified in various forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the following examples. This embodiment is provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the shapes of elements in the figures are exaggerated to emphasize clearer description.

이하에서는 본 발명에 따른 기판 처리 장치를 설명한다.Hereinafter, a substrate processing apparatus according to the present invention will be described.

여기서, 기판은 반도체 소자나 평판 디스플레이(FPD: flat panel display) 및 그 밖에 박막에 회로패턴이 형성된 물건의 제조에 이용되는 기판을 모두 포함하는 포괄적인 개념이다. 이러한 기판(S)의 예로는, 실리콘 웨이퍼, 유리기판, 유기기판 등이 있다.Here, the substrate is a comprehensive concept that includes all substrates used for manufacturing semiconductor devices, flat panel displays (FPDs), and other products on which circuit patterns are formed on thin films. Examples of the substrate S include a silicon wafer, a glass substrate, and an organic substrate.

도 1은 본 발명에 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 보여주는 평면도이다.1 is a plan view showing a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 기판 처리 장치(100)는 인덱스 모듈(1000)과 공정 모듈(2000)을 포함한다.Referring to FIG. 1 , a substrate processing apparatus 100 includes an index module 1000 and a process module 2000 .

인덱스 모듈(1000)은 외부로부터 기판(S)을 반송 받아 공정 모듈(2000)로 기판(S)을 반송한다. The index module 1000 receives the substrate S from the outside and transfers the substrate S to the process module 2000 .

인덱스 모듈(1000)은 설비 전방 단부 모듈(EFEM: equipment front end module)로서, 로드포트(1100)와 이송 프레임(1200)을 포함한다. The index module 1000 is an equipment front end module (EFEM) and includes a load port 1100 and a transfer frame 1200.

로드포트(1100)에는 기판(S)이 수용되는 용기(C)가 놓인다. 용기(C)로는 전면 개방 일체형 포드(FOUP: front opening unified pod)가 사용될 수 있다. 용기(C)는 오버헤드 트랜스퍼(OHT: overhead transfer)에 의해 외부로부터 로드포트(1100)로 반입되거나 로드포트(1100)로부터 외부로 반출될 수 있다.A container C in which a substrate S is accommodated is placed in the load port 1100 . A front opening unified pod (FOUP) may be used as the container C. The container C may be brought into the load port 1100 from the outside or taken out from the load port 1100 by overhead transfer (OHT).

이송 프레임(1200)은 로드포트(1100)에 놓인 용기(C)와 공정 모듈(2000) 간에 기판(S)을 반송한다. 이송 프레임(1200)은 인덱스 로봇(1210)과 인덱스 레일(1220)을 포함한다. 인덱스 로봇(1210)은 인덱스 레일(1220) 상에서 이동하며 기판(S)을 반송할 수 있다.The transfer frame 1200 transfers the substrate S between the container C placed on the load port 1100 and the process module 2000 . The transfer frame 1200 includes an index robot 1210 and an index rail 1220 . The index robot 1210 may transport the substrate S while moving on the index rail 1220 .

공정 모듈(2000)은 버퍼 챔버(2100), 이송 챔버(2200), 제1 공정 챔버(3000) 그리고 제2 공정 챔버(4000)를 포함한다.The process module 2000 includes a buffer chamber 2100 , a transfer chamber 2200 , a first process chamber 3000 and a second process chamber 4000 .

버퍼 챔버(2100)는 인덱스 모듈(1000)과 공정 모듈(2000) 간에 반송되는 기판(S)이 임시로 머무르는 공간을 제공한다. 버퍼 챔버(2100)에는 버퍼 슬롯이 제공될 수 있다. 버퍼 슬롯에는 기판(S)이 놓인다. 예를 들어, 인덱스 로봇(1210)은 기판(S)을 용기(C)로부터 인출하여 버퍼 슬롯에 놓을 수 있다. 이송 챔버(2200)의 이송 로봇(2210)은 버퍼 슬롯에 놓인 기판(S)을 인출하여 이를 제1 공정 챔버(3000)나 제2 공정 챔버(4000)로 반송할 수 있다. 버퍼 챔버(2100)에는 복수의 버퍼 슬롯이 제공되어 복수의 기판(S)이 놓일 수 있다.The buffer chamber 2100 provides a space in which the substrate S transported between the index module 1000 and the process module 2000 temporarily stays. A buffer slot may be provided in the buffer chamber 2100 . A substrate S is placed in the buffer slot. For example, the index robot 1210 may take out the substrate S from the container C and place it in the buffer slot. The transfer robot 2210 of the transfer chamber 2200 may take out the substrate S placed in the buffer slot and transport it to the first process chamber 3000 or the second process chamber 4000 . A plurality of buffer slots are provided in the buffer chamber 2100 so that a plurality of substrates S can be placed thereon.

이송 챔버(2200)는 그 둘레에 배치된 버퍼 챔버(2100), 제1 공정 챔버(3000) 그리고 제2 공정 챔버(4000)간에 기판(S)을 반송한다. 이송 챔버(2200)는 이송 로봇(2210)과 이송 레일(2220)을 포함한다. 이송 로봇(2210)은 이송 레일(2220) 상에서 이동하며 기판(S)을 반송할 수 있다.The transfer chamber 2200 transfers the substrate S between the buffer chamber 2100, the first process chamber 3000, and the second process chamber 4000 disposed around it. The transfer chamber 2200 includes a transfer robot 2210 and a transfer rail 2220 . The transfer robot 2210 may transfer the substrate S while moving on the transfer rail 2220 .

제1 공정 챔버(3000)와 제2 공정 챔버(4000)는 공정 유체를 이용하여 액 처리 공정을 수행할 수 있다. 액 처리 공정은 제1 공정 챔버(3000)와 제2 공정 챔버(4000)에서 순차적으로 수행될 수 있다. The first process chamber 3000 and the second process chamber 4000 may perform a liquid treatment process using a process fluid. The liquid treatment process may be sequentially performed in the first process chamber 3000 and the second process chamber 4000 .

제1 공정 챔버(3000)와 제2 공정 챔버(4000)는 이송 챔버(2200)의 측면에 배치된다. 예를 들어, 제1 공정 챔버(3000)와 제2 공정 챔버(4000)는 이송 챔버(2200)의 다른 측면에 서로 마주보도록 배치될 수 있다. The first process chamber 3000 and the second process chamber 4000 are disposed on the side of the transfer chamber 2200 . For example, the first process chamber 3000 and the second process chamber 4000 may be disposed on opposite sides of the transfer chamber 2200 to face each other.

공정 모듈(2000)에는 제1 공정 챔버(3000)와 제2 공정 챔버(4000)가 복수로 제공될 수 있다. 복수의 공정 챔버들(3000, 4000)은 이송 챔버(2200)의 측면에 일렬로 배치되거나 또는 상하로 적층되어 배치되거나 또는 이들의 조합에 의해 배치될 수 있다.A plurality of first process chambers 3000 and second process chambers 4000 may be provided in the process module 2000 . The plurality of process chambers 3000 and 4000 may be arranged in a line on the side surface of the transfer chamber 2200, stacked one above the other, or a combination thereof.

제1 공정 챔버(3000)와 제2 공정 챔버(4000)의 배치는 상술한 예로 한정되지 않으며, 기판 처리 장치(100)의 풋프린트나 공정효율 등을 고려하여 변경될 수 있다. 기판 처리 장치(100)는 제어기에 의해 제어될 수 있다.The arrangement of the first process chamber 3000 and the second process chamber 4000 is not limited to the above example, and may be changed in consideration of the footprint or process efficiency of the substrate processing apparatus 100 . The substrate processing apparatus 100 may be controlled by a controller.

도 2는 도 1의 제1 공정 챔버의 단면도이다. FIG. 2 is a cross-sectional view of the first process chamber of FIG. 1 .

도 2를 참조하면, 제1 공정 챔버(3000)는 지지 부재(3100), 노즐 부재(3200) 그리고 회수 부재(3300)를 포함한다.Referring to FIG. 2 , the first process chamber 3000 includes a support member 3100 , a nozzle member 3200 and a recovery member 3300 .

제1 공정 챔버(3000)는 공정 유체를 통해 기판의 액 처리를 수행할 수 있다.The first process chamber 3000 may perform liquid processing of a substrate using a process fluid.

지지 부재(3100)는 기판(S)을 지지한다. 지지 부재(3100)는 지지된 기판(S)을 회전시킬 수 있다. 지지 부재(3100)는 지지 플레이트(3110), 지지 핀(3111), 척 핀(3112), 회전 축(3120) 그리고 회전 구동기(3130)를 포함한다. The support member 3100 supports the substrate S. The support member 3100 may rotate the supported substrate S. The support member 3100 includes a support plate 3110 , a support pin 3111 , a chuck pin 3112 , a rotation shaft 3120 and a rotation actuator 3130 .

지지 플레이트(3110)는 기판(S)과 동일 또는 유사한 형상의 상면을 가진다. 지지 플레이트(3110)의 상면에는 지지 핀(3111)과 척 핀(3112)이 형성된다. 지지 핀(3111)은 기판(S)의 저면을 지지한다. 척 핀(3112)은 지지된 기판(S)을 고정할 수 있다. The support plate 3110 has an upper surface having the same shape as or a similar shape to that of the substrate S. A support pin 3111 and a chuck pin 3112 are formed on the upper surface of the support plate 3110 . The support pin 3111 supports the bottom surface of the substrate (S). The chuck pin 3112 may fix the supported substrate S.

지지 플레이트(3110)에는 히터(3115)가 제공된다. 히터(3115)는 링 형상으로 제공되는 복수의 램프들로 제공될 수 있다. 각 램프에는 온도 제어부가 제공되어 있어 각각 제어가 가능할 수 있다.The support plate 3110 is provided with a heater 3115. The heater 3115 may be provided with a plurality of lamps provided in a ring shape. Each lamp is provided with a temperature control unit so that each lamp can be individually controlled.

지지 플레이트(3110)의 하부에는 회전 축(3120)이 연결된다. 회전 축(3120)은 회전 구동기(3130)로부터 회전력을 전달받아 지지 플레이트(3110)를 회전시킨다. 이에 따라 지지 플레이트(3110)에 안착된 기판(S)이 회전할 수 있다. 척 핀(3112)은 기판(S)이 정위치를 이탈하는 것을 방지한다. A rotation shaft 3120 is connected to a lower portion of the support plate 3110 . The rotating shaft 3120 rotates the support plate 3110 by receiving rotational force from the rotation actuator 3130 . Accordingly, the substrate S seated on the support plate 3110 may rotate. The chuck pin 3112 prevents the substrate S from leaving its original position.

노즐 부재(3200)는 기판(S)에 공정 유체를 분사한다. 노즐 부재(3200)는 노즐(3210), 노즐 바(3220), 노즐 축(3230) 그리고 노즐 축 구동기(3240)를 포함한다.The nozzle member 3200 injects process fluid onto the substrate S. The nozzle member 3200 includes a nozzle 3210 , a nozzle bar 3220 , a nozzle shaft 3230 and a nozzle shaft actuator 3240 .

노즐(3210)은 지지 플레이트(3110)에 안착된 기판(S)에 공정 유체를 분사한다. 노즐(3210)은 노즐 바(3220)의 일단 저면에 형성된다. 노즐 바(3220)는 노즐 축(3230)에 결합된다. 노즐 축(3230)은 승강 또는 회전할 수 있도록 제공된다. 노즐 축 구동기(3240)는 노즐 축(3230)을 승강 또는 회전시켜 노즐(3210)의 위치를 조절할 수 있다. The nozzle 3210 sprays a process fluid onto the substrate S seated on the support plate 3110 . The nozzle 3210 is formed on one bottom of the nozzle bar 3220. A nozzle bar 3220 is coupled to a nozzle shaft 3230. The nozzle shaft 3230 is provided so as to be elevated or rotated. The nozzle shaft driver 3240 may adjust the position of the nozzle 3210 by lifting or rotating the nozzle shaft 3230 .

회수 부재(3300)는 기판(S)에 공급된 공정 유체를 회수한다. 노즐 부재(3200)에 의해 기판(S)에 공정 유체가 공급되면, 지지 부재(3100)는 기판(S)을 회전시켜 기판(S)의 전 영역에 공정 유체가 균일하게 공급되도록 할 수 있다. 기판(S)이 회전하면 기판(S)으로부터 공정 유체가 비산된다. 비산하는 공정 유체는 회수 부재(3300)에 의해 회수될 수 있다.The recovery member 3300 recovers the process fluid supplied to the substrate S. When the process fluid is supplied to the substrate S by the nozzle member 3200, the support member 3100 may rotate the substrate S so that the process fluid is uniformly supplied to the entire area of the substrate S. When the substrate (S) rotates, the process fluid is scattered from the substrate (S). Scattering process fluid may be recovered by the recovery member 3300 .

회수 부재(3300)는 회수통(3310), 회수 라인(3320), 승강바(3330) 그리고 승강 구동기(3340)를 포함한다. The recovery member 3300 includes a recovery cylinder 3310, a recovery line 3320, a lift bar 3330, and a lift driver 3340.

회수통(3310)은 지지 플레이트(3110)를 감싸는 환형의 링 형상으로 제공된다. 회수통(3310)은 복수로 제공될 수 있다. 복수의 회수통(3310)은 상부에서 볼 때 차례로 지지 플레이트(3110)로부터 멀어지는 링 형상으로 제공된다. 지지 플레이트(3110)로부터 먼 거리에 있는 회수통(3310)일수록 그 높이가 높게 제공된다. 회수통(3310) 사이의 공간에는 기판(S)으로부터 비산되는 공정 유체가 유입되는 회수구(3311)가 형성된다.The collection container 3310 is provided in an annular ring shape surrounding the support plate 3110 . A plurality of collection containers 3310 may be provided. The plurality of collection containers 3310 are provided in a ring shape sequentially moving away from the support plate 3110 when viewed from above. The height of the collection container 3310 that is farther away from the support plate 3110 is provided higher. A recovery hole 3311 into which process fluid scattered from the substrate S flows is formed in the space between the recovery cylinders 3310 .

회수통(3310)의 하면에는 회수 라인(3320)이 형성된다.A recovery line 3320 is formed on the lower surface of the recovery cylinder 3310 .

승강바(3330)는 회수통(3310)에 연결된다. 승강바(3330)는 승강 구동기(3340)로부터 동력을 전달받아 회수통(3310)을 상하로 이동시킨다. 승강바(3330)는 회수통(3310)이 복수인 경우 최외곽에 배치된 회수통(3310)에 연결될 수 있다. 승강 구동기(3340)는 승강바(3330)를 통해 회수통(3310)을 승강시켜 복수의 회수구(3311) 중 비산하는 공정 유체가 유입되는 회수구(3311)를 조절할 수 있다.The lifting bar 3330 is connected to the recovery container 3310. The lifting bar 3330 receives power from the lifting driver 3340 to move the collection container 3310 up and down. The lifting bar 3330 may be connected to the collection container 3310 disposed at the outermost part when there are a plurality of collection containers 3310 . The lifting driver 3340 may adjust the recovery port 3311 of the plurality of recovery ports 3311 into which scattered process fluid flows by elevating the recovery cylinder 3310 through the lift bar 3330 .

본 발명의 일 실시 예에 따른 공정 유체는 식각 조성물일 수 있다. 도 3을 참조하여 식각 조성물의 조성과 제조 방법을 상세하게 설명한다.A process fluid according to an embodiment of the present invention may be an etching composition. Referring to Figure 3, the composition and manufacturing method of the etching composition will be described in detail.

종래 일부 특허문헌에 의하면, 인산에 실리콘화합물을 포함하는 식각 조성물이 제공된다. 종래의 기술에 의하면, 인산에 실리콘화합물을 포함하는 식각 조성물은 실리콘 질화막에 대한 선택비가 높을 수 있음을 개시한다. 그러나 종래기술은 실리콘화합물이 인산에 용해되지 않는 문제로 인해 실질적으로 사용되지 못하는 문제가 있다.According to some conventional patent documents, an etching composition containing a silicon compound in phosphoric acid is provided. According to the prior art, it is disclosed that an etching composition containing a silicon compound in phosphoric acid may have a high selectivity to a silicon nitride film. However, the prior art has a problem in that it cannot be practically used due to the problem that the silicon compound is not soluble in phosphoric acid.

본 발명의 일 실시 예에 의하면 식각 조성물은 인산과 로우-스트레스 상태의 실리콘계 화합물(low stress silicon compound)을 포함한다. 로우-스트레스 실리콘계 화합물은 약 300Mpa 이하의 응력 특성을 갖는 실리콘계 화합물을 의미한다. 일 실시예에 의하면 실리콘계 화합물은 실리콘 질화물(silicon nitride)이다. 실리콘 질화물은 반응이 일어나는 인산 내 실리콘 농도를 기준으로 100~5000ppm까지 포함할 수 있다.실리콘 질화물은 하나의 분자에서 실리콘원소와 질소원소의 비(Si:N)가 일정하지 않은 물질인 SixNy(x:1이상 자연수, y:1이상 자연수)일 수 있다. 본 명세서에서 정의하는 SixNy(x:1이상 자연수, y:1이상 자연수)는 x와 y가 일정하지 않음에 따라 여러 종류의 실리콘 질화물이 기재의 표면에 얼기설기 형성된 것을 의미한다. 실리콘 질화물은 Si3N4일 때 안정적임에 따라, Si3N4의 생성은 억제하는 것이 바람직하다. SixNy는 화학기상증착기법을 이용하여 제조될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the etching composition includes phosphoric acid and a low stress silicon compound. The low-stress silicon-based compound refers to a silicon-based compound having a stress characteristic of about 300 Mpa or less. According to one embodiment, the silicon-based compound is silicon nitride. Silicon nitride may contain 100 to 5000 ppm based on the concentration of silicon in phosphoric acid where the reaction occurs. Silicon nitride is a material in which the ratio (Si:N) of silicon and nitrogen elements in one molecule is not constant, Si x N y (x: a natural number greater than or equal to 1, y: a natural number greater than or equal to 1) . Si x N y (x: a natural number greater than or equal to 1, y: a natural number greater than or equal to 1) as defined herein means that various types of silicon nitride are randomly formed on the surface of a substrate as x and y are not constant. Since silicon nitride is stable when it is Si3N4, it is desirable to suppress the generation of Si3N4. Si x N y can be prepared using a chemical vapor deposition technique.

SixNy는 로우-스트레스(low stress)의 박막 또는 파우더 형태로 제조된다. 로우-스트레스(low stress)의 박막 또는 파우더 형태의 SixNy는 인산에 용해될 수 있다(S110).Si x N y is produced in the form of a low-stress thin film or powder. Si x N y in the form of a low stress thin film or powder may be dissolved in phosphoric acid (S110).

제조된 로우-스트레스(low stress)의 박막 또는 파우더 형태의 SixNy를 인산과 고온(150℃이상)에서 반응시킨다. 반응물로서 식각 조성물을 얻는다(S120).The manufactured low-stress thin film or powder form of Si x N y is reacted with phosphoric acid at a high temperature (150°C or more). An etching composition is obtained as a reactant (S120).

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 식각 조성물의 제조 방법을 나타낸 순서도이다. 도 4를 참조하여 보다 구체적인 제조 방법을 설명한다.4 is a flowchart illustrating a method of manufacturing an etching composition according to an embodiment of the present invention. A more specific manufacturing method will be described with reference to FIG. 4 .

식각 조성물의 제조를 위해 실리콘을 포함하는 기재를 CVD 챔버에 준비한다(S1110). 기재는 실리콘 웨이퍼일 수 있다. 기재에 질소를 포함하는 원료가스를 공급한다(S1120). 예컨대 원료가스는 암모니아(NH3) 또는 질소(N2) 또는 이들의 조합일 수 있다. 기재의 표면에서 실리콘과 질소가 반응하여 SixNy박막을 증착시킨다(S1130). SixNy박막이 증착된 기재를 고온의 인산에 담궈 반응시켜 식각 조성물을 제조한다(S1140).A substrate containing silicon is prepared in a CVD chamber for preparing an etching composition (S1110). The substrate may be a silicon wafer. A raw material gas containing nitrogen is supplied to the substrate (S1120). For example, the source gas may be ammonia (NH3) or nitrogen (N2) or a combination thereof. Silicon and nitrogen react on the surface of the substrate to deposit a Si x N y thin film (S1130). An etching composition is prepared by dipping and reacting the substrate on which the Si x N y thin film is deposited in high-temperature phosphoric acid (S1140).

도 5는 본 발명의 다른 실시 에에 따른 식각 조성물의 제조 방법을 나타낸 순서도이다. 도 5를 참조하여 제조 방법을 설명한다.5 is a flow chart showing a method of manufacturing an etching composition according to another embodiment of the present invention. The manufacturing method will be described with reference to FIG. 5 .

식각 조성물의 제조를 위해 실리콘을 포함하는 기재를 CVD 챔버에 준비한다(S1110). 기재는 실리콘 웨이퍼일 수 있다. 기재에 질소를 포함하는 원료가스를 공급한다(S1120). 예컨대 원료가스는 암모니아(NH3) 또는 질소(N2) 또는 이들의 조합일 수 있다. 기재의 표면에서 실리콘과 질소가 반응하여 SixNy박막을 증착시킨다(S1130). 그리고 SixNy박막이 증착된 기재를 분쇄하여 파우더를 제조한다(S2140). 제조된 파우더를 고온의 인산에 용해시켜 식각 조성물을 제조한다(S2150). A substrate containing silicon is prepared in a CVD chamber for preparing an etching composition (S1110). The substrate may be a silicon wafer. A raw material gas containing nitrogen is supplied to the substrate (S1120). For example, the source gas may be ammonia (NH3) or nitrogen (N2) or a combination thereof. Silicon and nitrogen react on the surface of the substrate to deposit a Si x N y thin film (S1130). Then, powder is prepared by pulverizing the substrate on which the Si x N y thin film is deposited (S2140). An etching composition is prepared by dissolving the prepared powder in high-temperature phosphoric acid (S2150).

도 6은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 식각 조성물의 제조 방법을 나타낸 순서도이다. 도 6을 참조하여 제조 방법을 설명한다. 6 is a flowchart illustrating a method of manufacturing an etching composition according to another embodiment of the present invention. The manufacturing method will be described with reference to FIG. 6 .

식각 조성물의 제조를 위해 기재를 CVD 챔버에 준비한다(S3110). 기재는 실리콘 웨이퍼 또는 글래스일 수 있다. 기재에 질소를 포함하는 원료가스와 실리콘을 포함하는 원료가스를 공급한다(S3120). 원료가스들이 반응하여 기재의 표면에 SixNy 박막을 증착한다(S3130). SixNy 박막이 증착된 기재를 고온의 인산에 담궈 식각 조성물을 제조한다(S3140).A substrate is prepared in a CVD chamber for preparing an etching composition (S3110). The substrate may be a silicon wafer or glass. A source gas containing nitrogen and a source gas containing silicon are supplied to the substrate (S3120). The source gases react to deposit a Si x N y thin film on the surface of the substrate (S3130). An etching composition is prepared by dipping the substrate on which the Si x N y thin film is deposited into high-temperature phosphoric acid (S3140).

제조된 식각 조성물은 175℃ 이상 300℃ 이하에서 사용될 수 있다. 고온의 식각 조성물은 에치레이트(E/R)가 높아질 수 있다. 실시 예에 따른 식각 조성물을 이용하여 실리콘 질화막을 식각하는 실험을 통해 에치레이트는 200Å/min 이상이 될 수 있음을 관찰하였다. 또한, 제조된 식각 조성물은 에치레이트가 200Å/min 이상인 조건에서, 실리콘 질화막과 실리콘 산화막의 선택비(SiN:SiO2)가 100:1 이상의 특성을 나타내는 것을 관찰하였다. 식각 조성물의 사용 온도 범위가 300℃를 초과하면 기판이 깨지는 현상과 선택비가 반대로(도리어) 낮아지는 것을 관찰하였다. 본 발명의 실시 예에 의하면 식각 조성물의 온도를 높여 식각 속도를 높였음에도 불구하고 높은 선택비의 식각 조성물이 제공된다.The prepared etching composition may be used at 175°C or more and 300°C or less. A high temperature etching composition may have a high etch rate (E/R). Through an experiment of etching a silicon nitride film using the etching composition according to the embodiment, it was observed that the etch rate could be 200 Å/min or more. In addition, it was observed that the prepared etching composition exhibited a selectivity ratio (SiN:SiO 2 ) of 100:1 or more between the silicon nitride film and the silicon oxide film under the condition that the etch rate was 200 Å/min or more. When the use temperature range of the etching composition exceeds 300 ° C., it was observed that the substrate was cracked and the selectivity was lowered. According to an embodiment of the present invention, an etching composition having a high selectivity ratio is provided even though the etching rate is increased by increasing the temperature of the etching composition.

일 실시 예에 따른 식각 조성물은 첨가제를 더 포함할 수 있다. 첨가제는 암모늄계 화합물, 산, 계면활성제, 분산제 또는 이들의 조합일 수 있다. 첨가제는 0~10wt%가 첨가될 수 있다.An etching composition according to an embodiment may further include an additive. The additive may be an ammonium-based compound, an acid, a surfactant, a dispersant, or a combination thereof. Additives may be added in an amount of 0 to 10 wt%.

도 7은 일 실시 예에 따른 식각 조성물을 이용하여 기판을 처리하는 방법을 도시한 순서도이다. 도 7을 참조하여 기판 처리 방법을 설명한다.7 is a flowchart illustrating a method of treating a substrate using an etching composition according to an embodiment. A substrate processing method will be described with reference to FIG. 7 .

식각 조성물은 제1 온도로 가열되어 공급될 수 있다(S210). 일 실시 예에 의하면 제1 온도는 150∼175℃이다. 기판은 제2 온도로 가열될 수 있다(S220). 제2 온도는 700∼1000℃가 될 수 있다. 기판에 식각 조성물이 공급되면 기판의 표면에 형성된 식각 조성물의 액막은 175℃이상으로 가열된다. 바람직하게는 200℃ 이상으로 가열될 수 있다. 형성된 액막은 기판을 처리한다(S240). 식각 조성물의 공급 중에 기판은 회전될 수 있다 The etching composition may be heated to a first temperature and supplied (S210). According to one embodiment, the first temperature is 150 to 175 °C. The substrate may be heated to a second temperature (S220). The second temperature may be 700 to 1000 °C. When the etching composition is supplied to the substrate, the liquid film of the etching composition formed on the surface of the substrate is heated to 175° C. or higher. It may be preferably heated to 200 ° C or higher. The formed liquid film processes the substrate (S240). The substrate may be rotated during feeding of the etching composition.

도 8은 다른 실시 예에 따른 식각 조성물을 이용하여 기판을 처리하는 방법을 도시한 순서도이다. 도 8을 참조하여 기판 처리 방법을 설명한다. 식각 조성물은 175~300℃로 가열되어 제공될 수 있다(S310). 가열된 식각 조성물은 기판에 공급된다(S320). 식각 조성물은 기판의 표면에 적용되어 기판을 처리한다(S330).8 is a flowchart illustrating a method of treating a substrate using an etching composition according to another embodiment. A substrate processing method will be described with reference to FIG. 8 . The etching composition may be provided by heating at 175 to 300 °C (S310). The heated etching composition is supplied to the substrate (S320). The etching composition is applied to the surface of the substrate to treat the substrate (S330).

실리콘 질화막 또는 실리콘 산화막에 실시 예에 따른 식각 조성물을 가하는 방법은 실리콘 질화막 또는 실리콘 산화막을 제거할 수 있는 방법이면 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면 도포, 침적, 분무 또는 분사등의 방법일 수 있다. 특히 경시적인 조성 변화가 적고 식각 속도의 변화가 적다는 장점이 있는 침적하는 방법(배치식 장치) 또는 분사하는 방법(매엽식 장치)을 이용할 수 있다.A method of applying the etching composition according to the embodiment to the silicon nitride film or the silicon oxide film is not particularly limited as long as it can remove the silicon nitride film or the silicon oxide film. For example, it may be a method such as application, deposition, spraying or spraying. In particular, a deposition method (batch-type device) or a spraying method (sheet-wafer type device), which has an advantage in that the change in composition over time is small and the change in etching rate is small, can be used.

100: 기판 처리 장치 1000: 인덱스 모듈
2000: 공정 모듈 3000: 제1 공정 챔버
4000: 제2 공정 챔버 100: substrate processing device 1000: index module
2000: process module 3000: first process chamber
4000: second process chamber

Claims (20)

인산; 및
상기 인산에 용해되고, 화학기상증착기법으로 제조된 실리콘계 화합물을 포함하는 식각 조성물.phosphoric acid; and
An etching composition comprising a silicon-based compound dissolved in the phosphoric acid and prepared by a chemical vapor deposition technique. 제1항에 있어서,
상기 실리콘계 화합물은 박막 또는 파우더 형태로 제조되어 상기 인산에 용해된 식각 조성물.According to claim 1,
The silicon-based compound is prepared in the form of a thin film or powder and dissolved in the phosphoric acid etching composition. 제1항에 있어서,
상기 실리콘계 화합물은 실리콘 질화물(silicon nitride)인 식각 조성물.According to claim 1,
The silicon-based compound is a silicon nitride (silicon nitride) etching composition. 제1항에 있어서,
상기 식각 조성물의 질화실리콘과 산화실리콘의 선택비(SiN:SiO2)는 100:1이상인 식각 조성물.According to claim 1,
The etching composition has a selectivity of silicon nitride and silicon oxide (SiN:SiO 2 ) of 100:1 or more. 제1항에 있어서,
암모늄계 화합물, 산, 계면활성제, 분산제 또는 이들의 조합을 더 포함하는 식각 조성물.According to claim 1,
An etching composition further comprising an ammonium-based compound, an acid, a surfactant, a dispersant, or a combination thereof. 제1항에 있어서,
상기 식각 조성물의 질화실리콘 식각 속도는 200Å/min 이상인 식각 조성물.According to claim 1,
The etching composition of the silicon nitride etching rate of the etching composition is 200Å / min or more. 기판을 처리하는 방법에 있어서,
인산과, 상기 인산에 용해되는 실리콘계 화합물을 포함하는 식각 조성물을 제1 온도로 가열하는 단계;
상기 기판에 상기 가열된 식각 조성물을 공급하여 액막을 형성하는 단계; 및
상기 액막을 제2 온도로 가열하는 단계를 포함하는 기판 처리 방법.In the method of treating the substrate,
heating an etching composition including phosphoric acid and a silicon-based compound dissolved in the phosphoric acid to a first temperature;
forming a liquid film by supplying the heated etching composition to the substrate; and
A substrate processing method comprising heating the liquid film to a second temperature. 제7항에 있어서,
상기 실리콘계 화합물은 박막 또는 파우더 형태로 제조되어 상기 인산에 용해되는 기판 처리 방법.According to claim 7,
The silicon-based compound is prepared in the form of a thin film or powder and dissolved in the phosphoric acid. 제7항에 있어서,
상기 기판에는,
실리콘 질화막 또는 실리콘 산화막이 형성된 기판 처리 방법.According to claim 7,
On the board,
A method for processing a substrate on which a silicon nitride film or a silicon oxide film is formed. 제7항에 있어서,
상기 실리콘계 화합물은 실리콘 질화물(silicon nitride)인 기판 처리 방법.According to claim 7,
The silicon-based compound is a substrate processing method of silicon nitride (silicon nitride). 제7항에 있어서,
상기 식각 조성물의 질화실리콘 식각 속도는 200Å/min 이상인 기판 처리 방법.According to claim 7,
The silicon nitride etching rate of the etching composition is a substrate processing method of 200 Å / min or more. 제7항에 있어서,
상기 제1 온도는 150℃ 이상 175℃이하이고,
상기 제2 온도는 175℃ 이상 300℃이하인 기판 처리 방법.According to claim 7,
The first temperature is 150 ° C or more and 175 ° C or less,
The second temperature is a substrate processing method of 175 ° C. or more and 300 ° C. or less. 제7항에 있어서,
상기 기판의 하면을 가열하여 상기 액막을 상기 제2 온도로 가열하는 기판 처리 방법.According to claim 7,
The substrate processing method of heating the lower surface of the substrate to heat the liquid film to the second temperature. 제7항에 있어서,
기판을 회전시키는 단계를 더 포함하는 기판 처리 방법.According to claim 7,
A substrate processing method further comprising rotating the substrate. 실리콘 소재의 기재를 준비하는 단계;
상기 기재에 화학기상증착 기법으로 제1 원료가스를 공급하여 실리콘계 화합물을 제조하는 단계; 및
상기 실리콘계 화합물을 인산에 용해시키는 단계를 포함하는 식각 조성물 제조 방법.Preparing a substrate of silicon material;
preparing a silicon-based compound by supplying a first raw material gas to the substrate using a chemical vapor deposition technique; and
An etching composition manufacturing method comprising the step of dissolving the silicon-based compound in phosphoric acid. 제15항에 있어서,
상기 실리콘계 화합물은,
박막 또는 파우더 형태로 제조되는 식각 조성물 제조 방법.According to claim 15,
The silicone-based compound,
A method for preparing an etching composition in the form of a thin film or powder. 제16항에 있어서,
상기 실리콘계 화합물은,
실리콘 질화물인 식각 조성물 제조 방법.According to claim 16,
The silicone-based compound,
A method for preparing an etching composition that is silicon nitride. 제15항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 실리콘계 화합물을 상기 인산과 반응시켜 상기 인산에 용해시키되,
상기 실리콘계 화합물과 상기 인산의 반응은 상기 인산을 가열한 상태에서 이루어지는 식각 조성물의 제조 방법.According to any one of claims 15 to 17,
The silicon-based compound is reacted with the phosphoric acid to dissolve in the phosphoric acid,
The reaction between the silicon-based compound and the phosphoric acid is a method for producing an etching composition made in a state in which the phosphoric acid is heated. 제15항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 실리콘계 화합물을 상기 인산과 반응시켜 상기 인산에 용해시키되,
상기 기재를 상기 인산에 담금하여 상기 인산과 상기 실리콘계 화합물을 반응시키는 식각 조성물 제조 방법.According to any one of claims 15 to 17,
The silicon-based compound is reacted with the phosphoric acid to dissolve in the phosphoric acid,
A method for preparing an etching composition in which the substrate is immersed in the phosphoric acid to react the phosphoric acid with the silicon-based compound. 제15항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 화학기상증착을 하는데 있어서,
실리콘을 포함하는 제2 원료가스를 더 공급하여 상기 실리콘계 화합물을 제조하는 식각 조성물 제조 방법.

According to any one of claims 15 to 17,
In the chemical vapor deposition,
An etching composition manufacturing method for preparing the silicon-based compound by further supplying a second source gas containing silicon.
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