KR20220020961A - Methods and apparatus for post-exposure processing - Google Patents

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앨런 초
치웨이 리앙
랜슬롯 황
고탐 피샤로디
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어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
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Abstract

본 명세서에 설명되는 실시예들은 노출 후 프로세싱을 위한 방법들 및 장치에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 명세서에 설명되는 실시예들은 iFGPEB(immersion field-guided post exposure bake) 챔버들 및 프로세스들에 관한 것이다. 일 실시예에서, 기판은 노출 후 프로세스 챔버 내로 이송되고, 이어서 복수의 리프트 핀들에 의해 사전-프로세싱 포지션으로 상승된다. 이어서, 기판 지지부는, iFGPEB 프로세싱 전에 기판과 맞물리고 기판 지지부 상에 기판을 진공 척킹하기 위해 상승된다.Embodiments described herein relate to methods and apparatus for post-exposure processing. More particularly, embodiments described herein relate to immersion field-guided post exposure bake (iFGPEB) chambers and processes. In one embodiment, the substrate is transferred into the process chamber after exposure and then raised to the pre-processing position by a plurality of lift pins. The substrate support is then raised to engage the substrate and vacuum chuck the substrate onto the substrate support prior to iFGPEB processing.

Figure P1020227001523
Figure P1020227001523

Description

노출 후 프로세싱을 위한 방법들 및 장치Methods and apparatus for post-exposure processing

[0001] 본 개시내용의 실시예들은 기판을 프로세싱하기 위한 방법들 및 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는, 포토리소그래피 프로세스들을 개선시키기 위한 방법들 및 장치에 관한 것이다.[0001] Embodiments of the present disclosure relate to methods and apparatus for processing a substrate, and more particularly, to methods and apparatus for improving photolithography processes.

[0002] 집적 회로들은 단일 칩 상에 수 백만 개의 컴포넌트들(예컨대, 트랜지스터들, 커패시터들, 및 저항기들)을 포함할 수 있는 복잡한 디바이스들로 진화되었다. 포토리소그래피는 칩 상에 컴포넌트들을 형성하는 데 사용될 수 있는 프로세스이다. 일반적으로, 포토리소그래피의 프로세스는 여러 개의 스테이지들을 수반한다. 초기에, 포토레지스트 층이 기판 상에 형성된다. 화학적으로 증폭된 포토레지스트는 레지스트 수지 및 광산 발생제(photoacid generator)를 포함할 수 있다. 광산 발생제는, 후속 노출 스테이지에서의 전자기 방사선에 대한 노출 시에, 현상 프로세스에서 포토레지스트의 용해도를 변경시킨다. 전자기 방사선은 임의의 적합한 파장, 예컨대 193 nm ArF 레이저, 전자 빔, 이온 빔, 또는 다른 적합한 소스를 가질 수 있다. 이어서, 과잉 용매가 노출-전 베이킹 프로세스에서 제거될 수 있다.BACKGROUND Integrated circuits have evolved into complex devices that can include millions of components (eg, transistors, capacitors, and resistors) on a single chip. Photolithography is a process that can be used to form components on a chip. In general, the process of photolithography involves several stages. Initially, a photoresist layer is formed on a substrate. The chemically amplified photoresist may include a resist resin and a photoacid generator. The photoacid generator, upon exposure to electromagnetic radiation in a subsequent exposure stage, alters the solubility of the photoresist in the development process. The electromagnetic radiation may have any suitable wavelength, such as a 193 nm ArF laser, electron beam, ion beam, or other suitable source. Excess solvent may then be removed in the pre-exposure bake process.

[0003] 노출 스테이지에서, 포토마스크 또는 레티클은 기판의 특정한 구역들을 전자기 방사선에 선택적으로 노출시키는 데 사용될 수 있다. 다른 노출 방법들은 마스크리스(maskless) 노출 방법들일 수 있다. 광에 대한 노출은 광산 발생제를 분해시킬 수 있으며, 이는 산을 생성하고, 레지스트 수지에 산 잠상(latent acid image)을 초래한다. 노출 이후, 기판은 노출-후 베이킹 프로세스에서 가열될 수 있다. 노출-후 베이킹 프로세스 동안, 광산 발생제에 의해 생성된 산은 포토레지스트 층의 레지스트 수지와 반응하여, 후속 현상 프로세스 동안 포토레지스트 층의 레지스트의 용해도를 변화시킨다.[0003] In the exposure stage, a photomask or reticle may be used to selectively expose certain regions of the substrate to electromagnetic radiation. Other exposure methods may be maskless exposure methods. Exposure to light can decompose the photoacid generator, which creates an acid and results in a latent acid image on the resist resin. After exposure, the substrate may be heated in a post-exposure bake process. During the post-exposure baking process, the acid produced by the photoacid generator reacts with the resist resin of the photoresist layer, changing the solubility of the resist in the photoresist layer during the subsequent development process.

[0004] 노출-후 베이킹 이후, 기판 및 특히 포토레지스트 층이 현상 및 린스될 수 있다. 사용된 포토레지스트의 타입에 따라, 전자기 방사선에 노출되었던 기판의 구역들은 제거에 저항력이 있거나 제거되기 더 쉬울 수 있다. 현상 및 린스 이후, 마스크의 패턴은 습식 또는 건식 에칭 프로세스를 사용하여 기판에 전사된다.[0004] After the post-exposure bake, the substrate and in particular the photoresist layer may be developed and rinsed. Depending on the type of photoresist used, areas of the substrate that have been exposed to electromagnetic radiation may be resistant to removal or more likely to be removed. After development and rinsing, the pattern of the mask is transferred to the substrate using a wet or dry etching process.

[0005] 칩 설계의 진화는 더 빠른 회로부 및 더 큰 회로 밀도를 필요로 한다. 결국, 더 큰 회로 밀도에 대한 요구들은 집적 회로 컴포넌트들의 치수들의 감소를 필요로 한다. 집적 회로 컴포넌트들의 치수들이 감소됨에 따라, 반도체 집적 회로 상의 주어진 영역에 더 많은 엘리먼트들이 배치된다. 따라서, 리소그래피 프로세스들은 집적 회로 컴포넌트들의 축소된 치수들을 수용하기 위해 기판 상에 훨씬 더 작은 피처들을 전사하는 데 이용된다.[0005] The evolution of chip design requires faster circuitry and greater circuit density. Consequently, the demands for greater circuit density necessitate reduction of dimensions of integrated circuit components. As the dimensions of integrated circuit components decrease, more elements are placed in a given area on a semiconductor integrated circuit. Thus, lithographic processes are used to transfer much smaller features onto a substrate to accommodate the reduced dimensions of integrated circuit components.

[0006] 정밀하고 정확한 리소그래피는 패터닝될 기판 상에 배치된 포토레지스트 층의 해상도(resolution)에 크게 의존한다. 최근의 개발에서, 개선된 노출/현상 해상도를 위해 포토레지스트 층의 원하는 부분들의 화학적 속성들을 수정하기 위하여 노출 프로세스 전에 또는 그 후에 기판 상에 배치된 포토레지스트 층에 전기장을 제공하는 데 전극 조립체가 이용된다. 그러나, 그러한 시스템들을 구현할 시의 난제들은 극복되지 않았다.Precise and accurate lithography is highly dependent on the resolution of the photoresist layer disposed on the substrate to be patterned. In a recent development, an electrode assembly is used to provide an electric field to a photoresist layer disposed on a substrate before or after an exposure process to modify the chemical properties of desired portions of the photoresist layer for improved exposure/development resolution. do. However, difficulties in implementing such systems have not been overcome.

[0007] 따라서, 개선된 침지 필드 안내 노출 후 베이킹 프로세스를 위한 개선된 방법들 및 장치에 대한 필요성이 존재한다.[0007] Accordingly, there is a need for improved methods and apparatus for an improved immersion field guided post exposure baking process.

[0008] 본 개시내용은 일반적으로, 침지 필드 안내 노출 후 베이킹 프로세스들을 위한 방법들 및 장치에 관한 것이다. 일 실시예에서, 방법은 제1 볼륨 내의 복수의 리프트 핀들 상에 기판을 포지셔닝시키는 단계 및 리프트 핀들을 제1 포지션으로 이동시키는 단계를 포함한다. 기판 지지부는 기판과 맞물리도록 제1 포지션으로 이동되고, 이어서, 기판 및 전극에 의해 부분적으로 정의된 제2 볼륨에 인접한 제2 포지션으로 이동된다. 프로세스 유체가 제2 볼륨 내로 도입되고, 전극과 기판 사이에 전기장이 생성된다.[0008] The present disclosure relates generally to methods and apparatus for immersion field guided exposure post-baking processes. In one embodiment, a method includes positioning a substrate on a plurality of lift pins in a first volume and moving the lift pins to a first position. The substrate support is moved to a first position to engage the substrate and then to a second position adjacent a second volume defined in part by the substrate and the electrode. A process fluid is introduced into the second volume, and an electric field is created between the electrode and the substrate.

[0009] 일 실시예에서, 방법은, 프로세스 챔버의 제1 볼륨 내의 복수의 리프트 핀들 상에 기판을 포지셔닝시키는 단계를 포함한다. 기판은 프로세스 챔버의 천장에 인접한 사전-프로세싱 포지션으로 이동되며, 이때, 기판 지지부는 기판과 접촉하도록 사전-프로세싱 포지션으로 이동된다. 기판은 기판 지지부에 진공 척킹되고, 기판 지지부는 프로세스 챔버에 제2 볼륨을 형성하기 위해 프로세싱 포지션으로 이동된다. 프로세스 유체가 제2 볼륨 내로 도입되고, 제2 볼륨 내에서 전기장이 생성된다.In one embodiment, a method includes positioning a substrate on a plurality of lift pins within a first volume of a process chamber. The substrate is moved to a pre-processing position adjacent the ceiling of the process chamber, wherein the substrate support is moved to the pre-processing position to contact the substrate. The substrate is vacuum chucked to the substrate support, and the substrate support is moved to a processing position to form a second volume in the process chamber. A process fluid is introduced into the second volume, and an electric field is created in the second volume.

[0010] 일 실시예에서, 방법은, 프로세스 챔버의 제1 볼륨 내의 제1 포지션에 배치된 복수의 리프트 핀들 상에 기판을 포지셔닝시키는 단계, 및 복수의 리프트 핀들을 제2 포지션으로 이동시키는 단계를 포함한다. 기판 지지부는 기판과 접촉하고 기판을 진공 척킹하기 위해 제2 포지션으로 이동된다. 기판이 상부에 척킹되어 있는 기판 지지부는 제1 볼륨 내의 제3 포지션으로 이동되며, 제3 포지션에서의 기판 지지부의 배치는 기판에 의해 부분적으로 정의되는 프로세스 챔버 내의 제2 볼륨을 형성한다. 프로세스 유체가 제2 볼륨 내로 도입되고, 제2 볼륨 내에서 전기장이 생성된다.In one embodiment, a method includes positioning a substrate on a plurality of lift pins disposed at a first position within a first volume of a process chamber, and moving the plurality of lift pins to a second position. include The substrate support is moved to a second position to contact the substrate and vacuum chuck the substrate. The substrate support having the substrate chucked thereon is moved to a third position within the first volume, and disposition of the substrate support in the third position defines a second volume within the process chamber defined in part by the substrate. A process fluid is introduced into the second volume, and an electric field is created in the second volume.

[0011] 본 개시내용의 위에서 언급된 특징들이 상세히 이해될 수 있는 방식으로, 위에서 간략하게 요약된 본 개시내용의 더 구체적인 설명이 실시예들을 참조하여 이루어질 수 있는데, 이러한 실시예들 중 일부는 첨부된 도면들에 예시되어 있다. 그러나, 첨부된 도면들이 예시적인 실시예들만을 예시하는 것이므로, 본 개시내용의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 하며, 다른 균등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있다는 것을 유의해야 한다.
[0012] 도 1은 본 명세서에 설명되는 실시예들에 따른, 기판들을 프로세싱하기 위한 방법의 동작들을 예시한다.
[0013] 도 2는 본 명세서에 설명되는 실시예들에 따른, 도 1의 방법의 제1 스테이지에서의 프로세스 챔버를 예시한다.
[0014] 도 3은 본 명세서에 설명되는 실시예들에 따른, 도 1의 방법의 제2 스테이지에서의 도 2의 프로세스 챔버를 예시한다.
[0015] 도 4는 본 명세서에 설명되는 실시예들에 따른, 도 1의 방법의 제3 스테이지에서의 도 2의 프로세스 챔버를 예시한다.
[0016] 도 5는 본 명세서에 설명되는 실시예들에 따른, 도 1의 방법의 제4 스테이지에서의 도 2의 프로세스 챔버를 예시한다.
[0017] 이해를 용이하게 하기 위하여, 도면들에 공통적인 동일한 엘리먼트들을 지정하기 위해 가능한 경우 동일한 참조 번호들이 사용되었다. 일 실시예의 엘리먼트들 및 특징들이 추가적인 인용 없이 다른 실시예들에 유익하게 통합될 수 있다는 것이 고려된다.
In such a way that the above-mentioned features of the present disclosure may be understood in detail, a more specific description of the disclosure briefly summarized above may be made with reference to embodiments, some of which are attached illustrated in the drawings. It is to be noted, however, that the appended drawings illustrate exemplary embodiments only, and therefore should not be regarded as limiting the scope of the present disclosure, but may admit to other equally effective embodiments.
1 illustrates operations of a method for processing substrates, in accordance with embodiments described herein;
FIG. 2 illustrates a process chamber in a first stage of the method of FIG. 1 , in accordance with embodiments described herein;
3 illustrates the process chamber of FIG. 2 in a second stage of the method of FIG. 1 , in accordance with embodiments described herein;
FIG. 4 illustrates the process chamber of FIG. 2 in a third stage of the method of FIG. 1 , in accordance with embodiments described herein;
FIG. 5 illustrates the process chamber of FIG. 2 in a fourth stage of the method of FIG. 1 , in accordance with embodiments described herein;
To facilitate understanding, the same reference numbers have been used where possible to designate like elements that are common to the drawings. It is contemplated that elements and features of one embodiment may be beneficially incorporated into other embodiments without further recitation.

[0018] 본 명세서에 설명되는 실시예들은 노출 후 프로세싱을 위한 방법들 및 장치에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 명세서에 설명되는 실시예들은 iFGPEB(immersion field-guided post exposure bake) 챔버들 및 프로세스들에 관한 것이다. 일 실시예에서, 기판은 노출 후 프로세스 챔버 내로 이송되고, 이어서 복수의 리프트 핀들에 의해 사전-프로세싱 포지션으로 상승된다. 이어서, 기판 지지부는, iFGPEB 프로세싱 전에 기판과 맞물리고 기판 지지부 상에 기판을 진공 척킹하기 위해 상승된다.Embodiments described herein relate to methods and apparatus for post-exposure processing. More particularly, embodiments described herein relate to immersion field-guided post exposure bake (iFGPEB) chambers and processes. In one embodiment, the substrate is transferred into the process chamber after exposure and then raised to the pre-processing position by a plurality of lift pins. The substrate support is then raised to engage the substrate and vacuum chuck the substrate onto the substrate support prior to iFGPEB processing.

[0019] 도 1은 본 명세서에 설명되는 실시예들에 따른, 기판들을 프로세싱하기 위한 대표적인 방법(100)의 동작들을 예시한다. 도 2 내지 도 5는 방법(100)의 상이한 스테이지들에서의 프로세스 챔버(200) 내의 기판(201)의 개략적인 단면도들을 예시한다. 따라서, 도 2 내지 도 5에 대한 참조들은 도 1 및 필요한 경우 방법(100)의 논의에 포함될 것이다. 기판(201)의 프로세싱을 위한 방법(100)은 다수의 동작들을 갖는다. 동작들은 임의의 순서로 또는 동시에(맥락이 가능성을 배제한 경우는 제외함) 수행될 수 있으며, 방법(100)은, 정의된 동작들 중 임의의 동작 전에, 정의된 동작들 중 2개의 동작들 사이에, 또는 모든 정의된 동작들 이후(맥락이 가능성을 배제한 경우는 제외함) 수행되는 하나 이상의 다른 동작들을 포함할 수 있다. 모든 실시예들이 설명된 모든 동작들을 포함하지는 않는다.1 illustrates operations of an exemplary method 100 for processing substrates, in accordance with embodiments described herein. 2-5 illustrate schematic cross-sectional views of a substrate 201 in a process chamber 200 at different stages of the method 100 . Accordingly, references to FIGS. 2-5 will be included in the discussion of FIG. 1 and method 100 if necessary. The method 100 for processing of a substrate 201 has a number of operations. The actions may be performed in any order or concurrently (unless the context excludes the possibility), and the method 100 may be performed before any of the defined actions, between two of the defined actions. , or one or more other actions performed after all defined actions (except where the context precludes the possibility). Not all embodiments include all described operations.

[0020] 일반적으로, 동작(110)에서의 방법(100)은, 프로세스 챔버(200) 내의 이송 포지션(270)에 배치된 복수의 리프트 핀들(266) 상에 기판(201)을 포지셔닝시키는 단계 및 기판 지지부(208)를 원하는 온도로 가열하는 단계를 포함한다. 동작(120)에서, 리프트 핀들(266) 상에 포지셔닝된 기판(201)은 기판 지지부(208)가 정지된 상태로 유지되는 동안 사전-프로세싱 포지션(272)으로 상승된다. 후속하여, 동작(130)에서, 기판 지지부(208)는 사전-프로세싱 포지션(272)에서 기판(201)과 맞물리도록 상승된다. 동작(140)에서, 기판 지지부(208)는 프로세싱 포지션(274)으로 추가로 상승되고, 그 후, 기판(201)은 동작(150)에서 프로세싱된다.Generally, the method 100 at operation 110 includes positioning a substrate 201 on a plurality of lift pins 266 disposed at a transfer position 270 within a process chamber 200 and heating the substrate support 208 to a desired temperature. In operation 120 , the substrate 201 positioned on the lift pins 266 is raised to the pre-processing position 272 while the substrate support 208 remains stationary. Subsequently, in operation 130 , the substrate support 208 is raised to engage the substrate 201 in the pre-processing position 272 . In operation 140 , the substrate support 208 is further raised to a processing position 274 , after which the substrate 201 is processed in operation 150 .

[0021] 도 2는 동작(110)에서의 프로세스 챔버(200)를 예시한다. 일 실시예에서, 프로세스 챔버(200)는 iFGPEB(immersion field guided post exposure bake) 프로세스들을 수행하도록 구성된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 챔버(200)는 볼륨(203)을 적어도 부분적으로 정의하는 측벽들(204) 및 최하부(206)를 갖는 챔버 바디(202)를 포함한다. 슬릿 밸브(205)를 통한 기판(201)의 통과를 수용하도록 사이징된 슬릿 밸브(205)가 측벽들(204)에 배치된다. 일 실시예에서, 챔버 바디(202)는 실질적으로 원통형 형상을 갖는다. 다른 실시예에서, 챔버 바디(202)는 큐빅 형상 등과 같은 다각형 형상을 갖는다. 챔버 바디(202)는 내부의 진공 압력을 유지하기에 적합한 재료, 이를테면 금속성 재료들로 제조된다. 예컨대, 챔버 바디(202)는 알루미늄, 스테인리스 강, 및 이들의 합금들 및 조합들로 제조된다. 대안적으로, 챔버 바디(202)는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)과 같은 폴리머 재료들 또는 폴리에테르 에테르 케톤(PEEK)과 같은 고온 플라스틱들로 제조된다.2 illustrates the process chamber 200 in operation 110 . In one embodiment, the process chamber 200 is configured to perform immersion field guided post exposure bake (iFGPEB) processes. As shown in FIG. 2 , the chamber 200 includes a chamber body 202 having a bottom 206 and sidewalls 204 that at least partially define a volume 203 . A slit valve 205 sized to accommodate passage of the substrate 201 through the slit valve 205 is disposed on the sidewalls 204 . In one embodiment, the chamber body 202 has a substantially cylindrical shape. In another embodiment, the chamber body 202 has a polygonal shape, such as a cubic shape. The chamber body 202 is made of a material suitable for maintaining the vacuum pressure therein, such as metallic materials. For example, the chamber body 202 is made of aluminum, stainless steel, and alloys and combinations thereof. Alternatively, the chamber body 202 is made of polymeric materials such as polytetrafluoroethylene (PTFE) or high temperature plastics such as polyether ether ketone (PEEK).

[0022] 천장(210)이 챔버 바디(202)에 커플링되고, 볼륨(203)을 추가로 정의한다. 일 실시예에서, 천장(210)은 알루미늄, 스테인리스 강, 및 이들의 합금들 및 조합들과 같은 금속성 재료로 제조된다. 다른 실시예에서, 천장(210)은 PTFE, PEEK 등과 같은 폴리머 재료로 제조된다. 천장(210)은 챔버 바디(202)를 제조하는 데 이용되는 동일한 재료들로 형성될 수 있다. 대안적으로, 천장(210)은 챔버 바디(202)와 상이한 재료들로 형성될 수 있다.A ceiling 210 is coupled to the chamber body 202 and further defines a volume 203 . In one embodiment, the ceiling 210 is made of a metallic material such as aluminum, stainless steel, and alloys and combinations thereof. In another embodiment, the ceiling 210 is made of a polymer material such as PTFE, PEEK, or the like. Ceiling 210 may be formed from the same materials used to fabricate chamber body 202 . Alternatively, the ceiling 210 may be formed of different materials than the chamber body 202 .

[0023] 천장(210)은 전극(212)에 커플링되고 전극(212)을 지지한다. 일 실시예에서, 전극(212)은 천장(210)에 제거가능하게 커플링된다. 다른 실시예에서, 전극(212)은 천장(210)에 고정적으로 커플링된다. 전극(212)은 전기 전도성 금속 재료로 형성될 수 있다. 부가적으로, 전극(212)에 대해 이용되는 재료는 비-산화성 재료일 수 있다. 전극(212)을 위해 선택된 재료들은 전극(212)의 표면에 걸쳐 바람직한 전류 균일성 및 낮은 저항을 제공한다. 제1 o-링(214)이 전극(212)의 외경을 따라 전극(212)에 추가로 커플링된다. 제1 o-링(214)은 또한 천장(210)의 측벽(216)과 접촉하게 배치된다. 제1 o-링(214)은 프로세싱 동안 프로세스 유체가 전극(212) 뒤로 유동하는 것을 방지하도록 구성된다.Ceiling 210 is coupled to and supports electrode 212 . In one embodiment, electrode 212 is removably coupled to ceiling 210 . In another embodiment, electrode 212 is fixedly coupled to ceiling 210 . Electrode 212 may be formed of an electrically conductive metallic material. Additionally, the material used for electrode 212 may be a non-oxidizing material. The materials selected for electrode 212 provide desirable current uniformity and low resistance across the surface of electrode 212 . A first o-ring 214 is further coupled to the electrode 212 along the outer diameter of the electrode 212 . A first o-ring 214 is also disposed in contact with a sidewall 216 of the ceiling 210 . The first o-ring 214 is configured to prevent process fluid from flowing behind the electrode 212 during processing.

[0024] 열 소스(218), 온도 감지 장치(220), 전력 소스(222), 및 감지 장치(224)가 전극(212)에 커플링된다. 열 소스(218)는 전극(212) 내에 배치된 하나 이상의 가열 엘리먼트들(도시되지 않음), 이를테면 저항성 가열기들에 전력을 제공한다. 열 소스(218)는 iFGPEB 프로세스들 동안 프로세스 유체의 예열을 용이하게 하도록 구성된다. 열 소스(218)는 또한, 프로세스 유체를 예열하는 것에 부가하여 또는 그와 별개로 기판 프로세싱 동안 프로세스 유체의 원하는 온도를 유지하는 데 이용될 수 있다. 일 구현에서, 열 소스(218)는 약 70℃ 내지 약 150℃, 이를테면 약 90℃ 내지 약 130℃의 온도로 전극(212)을 가열하도록 구성된다. 예컨대, 열 소스(218)는 약 100℃ 내지 약 120℃, 이를테면 약 110℃의 온도로 전극(212)을 가열하도록 구성된다.A heat source 218 , a temperature sensing device 220 , a power source 222 , and a sensing device 224 are coupled to the electrode 212 . Heat source 218 provides power to one or more heating elements (not shown) disposed within electrode 212 , such as resistive heaters. The heat source 218 is configured to facilitate preheating of the process fluid during iFGPEB processes. The heat source 218 may also be used to maintain a desired temperature of the process fluid during substrate processing in addition to or separate from preheating the process fluid. In one implementation, the heat source 218 is configured to heat the electrode 212 to a temperature between about 70°C and about 150°C, such as between about 90°C and about 130°C. For example, the heat source 218 is configured to heat the electrode 212 to a temperature between about 100° C. and about 120° C., such as about 110° C.

[0025] 온도 감지 장치(220), 이를테면 열전대 등은 온도 모니터링을 제공하고 전극(212)의 가열을 용이하게 하기 위해 열 소스(218)에 통신가능하게 커플링된다. 전력 소스(222)는, 예컨대 약 0 W 내지 약 100 W, 이를테면 약 25 W 내지 약 75 W를 전극(212)에 공급하도록 구성된다. 이용되는 프로세스 유체의 타입에 따라, 전력 소스(222)에 의해 생성되는 전류는 대략 수십 나노-암페어 내지 수백 밀리암페어일 수 있다. 일 실시예에서, 전력 소스(222)는 약 0 V/mm 내지 약 2000 V/mm의 범위의 전기장들을 생성하도록 구성된다. 예컨대, 전력 소스(222)는 약 100 V/mm 내지 약 1800 V/mm, 이를테면 약 500 V/mm 내지 약 1200 V/mm, 이를테면 약 800 V/mm 내지 약 1000 V/mm의 범위의 전기장들을 생성하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 전력 소스(222)는 전압 제어 또는 전류 제어 모드들 중 어느 하나에서 동작하도록 구성된다. 둘 모두의 모드들에서, 전력 소스(222)는 AC, DC 및/또는 펄스형 DC 파형들을 출력할 수 있다. 원한다면, 구형파 또는 사인파가 이용될 수 있다. 전력 소스(222)는 약 0.1 Hz 내지 약 1 kHz의 주파수, 이를테면 약 100 Hz 내지 약 750 Hz, 이를테면 약 250 Hz 내지 약 500 Hz의 주파수로 전력을 제공하도록 구성될 수 있다. 펄스형 DC 전력 또는 AC 전력의 듀티 사이클은 약 5% 내지 약 95%, 이를테면 약 25% 내지 약 75%일 수 있다.A temperature sensing device 220 , such as a thermocouple, or the like, is communicatively coupled to the heat source 218 to provide temperature monitoring and facilitate heating of the electrode 212 . The power source 222 is configured to supply, for example, between about 0 W and about 100 W, such as between about 25 W and about 75 W, to the electrode 212 . Depending on the type of process fluid used, the current generated by the power source 222 can be on the order of tens of nano-amps to hundreds of milliamps. In one embodiment, the power source 222 is configured to generate electric fields in a range from about 0 V/mm to about 2000 V/mm. For example, the power source 222 may generate electric fields in a range from about 100 V/mm to about 1800 V/mm, such as from about 500 V/mm to about 1200 V/mm, such as from about 800 V/mm to about 1000 V/mm. configured to create In some embodiments, the power source 222 is configured to operate in either voltage controlled or current controlled modes. In both modes, the power source 222 may output AC, DC and/or pulsed DC waveforms. If desired, a square wave or a sine wave can be used. The power source 222 may be configured to provide power at a frequency between about 0.1 Hz and about 1 kHz, such as between about 100 Hz and about 750 Hz, such as between about 250 Hz and about 500 Hz. The duty cycle of pulsed DC power or AC power may be from about 5% to about 95%, such as from about 25% to about 75%.

[0026] 펄스형 DC 전력 또는 AC 전력의 상승 및 하강 시간은 약 1 나노초 내지 약 1 밀리초, 이를테면 약 100 나노초 내지 약 1 마이크로초일 수 있다. 감지 장치(224), 이를테면 전압계 등은 전기 피드백을 제공하고 전극(212)에 인가되는 전력의 제어를 용이하게 하기 위해 전력 소스(222)에 통신가능하게 커플링된다. 감지 장치(224)는 또한 전력 소스(222)를 통해 전극(212)에 인가되는 전류를 감지하도록 구성될 수 있다.[0026] The rise and fall times of pulsed DC power or AC power may be from about 1 nanosecond to about 1 millisecond, such as from about 100 nanoseconds to about 1 microsecond. A sensing device 224 , such as a voltmeter, or the like, is communicatively coupled to a power source 222 to provide electrical feedback and facilitate control of power applied to the electrode 212 . The sensing device 224 may also be configured to sense a current applied to the electrode 212 via the power source 222 .

[0027] 제1 복수의 유체 포트들(226)이 측벽(216)을 통해 천장(210)에 형성된다. 제2 복수의 유체 포트들(228)이 또한, 제1 복수의 유체 포트들(226)에 대향하여 측벽(216)에 형성된다. 제1 복수의 유체 포트들(226)은 제1 도관(234)을 통해 프로세스 유체 소스(232)와 유체 연통한다. 제2 복수의 유체 포트들(228)은 제2 도관(238)을 통해 유체 배출구(236)와 유체 연통한다. 프로세스 유체 소스(232)는 단독으로 또는 다른 장치와 조합하여, 기판(201)의 프로세싱 전에 약 70℃ 내지 약 150℃, 이를테면 약 80℃ 내지 약 140℃의 온도로 프로세스 유체를 예열하고 iFGPEB 프로세스 동안 유체를 전달하도록 구성된다. 예컨대, 프로세스 유체들은 약 100℃ 내지 약 120℃, 이를테면 약 110℃의 온도로 가열된다.A first plurality of fluid ports 226 are formed in the ceiling 210 through the sidewall 216 . A second plurality of fluid ports 228 are also formed in the sidewall 216 opposite the first plurality of fluid ports 226 . A first plurality of fluid ports 226 are in fluid communication with a process fluid source 232 via a first conduit 234 . A second plurality of fluid ports 228 are in fluid communication with the fluid outlet 236 through a second conduit 238 . The process fluid source 232 , alone or in combination with other devices, preheats the process fluid to a temperature between about 70° C. and about 150° C., such as between about 80° C. and about 140° C. prior to processing of the substrate 201 and during the iFGPEB process. configured to deliver a fluid. For example, the process fluids are heated to a temperature of about 100°C to about 120°C, such as about 110°C.

[0028] 일 실시예에서, 퍼지 가스 소스(250)는 또한 제1 도관(234)을 통해 제1 복수의 유체 포트들(226)과 유체 연통한다. 퍼지 가스 소스(250)에 의해 제공된 가스들은 iFGPEB 프로세싱 전에, 그 동안, 또는 그 이후, 프로세스 볼륨(290)(도 5에 도시됨)을 퍼지하기 위해 질소, 수소, 비활성 가스들 등 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 원하는 경우, 퍼지 가스들은 유체 배출구(236)를 통해 프로세스 볼륨(290)으로부터 배기될 수 있다.In one embodiment, the purge gas source 250 is also in fluid communication with the first plurality of fluid ports 226 via the first conduit 234 . The gases provided by the purge gas source 250 purge one or more of nitrogen, hydrogen, inert gases, etc. to purge the process volume 290 (shown in FIG. 5 ) before, during, or after iFGPEB processing. may include If desired, purge gases may be evacuated from process volume 290 via fluid outlet 236 .

[0029] 기판 지지부(208)는 볼륨(203)에 배치된다. 일 실시예에서, 기판 지지부(208)는 챔버 바디(202)의 최하부(206) 내의 개구(240)를 통해 배치된 샤프트(244)에 커플링된다. 기판 지지부(208)는 샤프트(244)에 커플링된 액추에이터 조립체(246)에 의해 볼륨(203) 내에서 상승 및 하강된다. 일부 실시예들에서, 기판 지지부(208)는 기판 지지부(208)의 중심 축을 중심으로 추가로 회전가능하다.A substrate support 208 is disposed in the volume 203 . In one embodiment, the substrate support 208 is coupled to a shaft 244 disposed through an opening 240 in the bottom 206 of the chamber body 202 . The substrate support 208 is raised and lowered within the volume 203 by an actuator assembly 246 coupled to a shaft 244 . In some embodiments, the substrate support 208 is further rotatable about a central axis of the substrate support 208 .

[0030] 진공 척(242)이 기판 지지부(208)에 커플링된다. 진공 척(242)은 비-금속성 재료 또는 다른 절연 재료, 이를테면 세라믹 재료 등으로 형성될 수 있다. 부가적으로, 진공 척(242)은 진공 척(242)과 프로세스 유체의 반응을 통한 기판 산화의 가능성을 실질적으로 감소시키거나 방지하기 위해 비-산화성 재료로 형성될 수 있다. 전극(212)과 유사하게, 진공 척(242)에 대해 이용되는 재료들은 기판(201)의 프로세싱 동안 바람직한 전류 균일성을 제공한다. 구체적으로, 진공 척(242)에 대해 이용되는 재료들은 프로세싱 동안 프로세스 챔버(200)에서 생성되는 전기장에 대해 무시할 수 있는 영향을 갖도록 선택된다.A vacuum chuck 242 is coupled to the substrate support 208 . The vacuum chuck 242 may be formed of a non-metallic material or other insulating material, such as a ceramic material, or the like. Additionally, vacuum chuck 242 may be formed of a non-oxidizing material to substantially reduce or prevent the possibility of substrate oxidation through reaction of vacuum chuck 242 with a process fluid. Similar to electrode 212 , the materials used for vacuum chuck 242 provide desirable current uniformity during processing of substrate 201 . Specifically, the materials used for the vacuum chuck 242 are selected to have a negligible effect on the electric field generated in the process chamber 200 during processing.

[0031] 진공 척(242)은 프로세싱 동안 그 위에 기판(201)을 지지하도록 구성되고, 평면형 지지 표면(242A)을 갖는다. 지지 표면(242A)은 그 위에서의 기판(201)의 부착을 수용하고 천장(210)에 인접하게 포지셔닝시키기 위해 사이징된다. 진공 소스(258)는 기판 지지 표면(242A)과 유체 연통한다. 일반적으로, 진공 소스(258)는 기판 지지부(208)를 통해 진공 척(242)에 커플링된다. 진공 소스(258)는 프로세싱 동안 진공 척(242)의 지지 표면(242A)에 기판(201)을 진공 척킹하도록 구성된다.The vacuum chuck 242 is configured to support the substrate 201 thereon during processing and has a planar support surface 242A. Support surface 242A is sized to accommodate attachment of substrate 201 thereon and for positioning adjacent ceiling 210 . A vacuum source 258 is in fluid communication with the substrate support surface 242A. In general, the vacuum source 258 is coupled to the vacuum chuck 242 via a substrate support 208 . The vacuum source 258 is configured to vacuum chuck the substrate 201 to the support surface 242A of the vacuum chuck 242 during processing.

[0032] 전극(212)과 유사하게, 진공 척(242)은 열 소스(248), 온도 감지 장치(252), 및 전력 소스(254)에 커플링된다. 열 소스(248), 온도 감지 장치(252), 전력 소스(254), 및 감지 장치(256)는 열 소스(218), 온도 감지 장치(220), 전력 소스(222), 및 감지 장치(224)와 유사하게 기능할 수 있다. 예컨대, 열 소스(248)은 진공 척(242) 내에 배치된 하나 이상의 가열 엘리먼트들, 이를테면 저항성 가열기들 또는 세라믹 가열기들에 전력을 제공한다. 일반적으로, 열 소스(248)은 iFGPEB 프로세스들 동안 기판(201) 및/또는 프로세스 유체의 가열을 용이하게 하기 위해 진공 척(242)을 가열하도록 구성된다. 일 실시예에서, 열 소스(248)은 약 75℃ 내지 약 150℃, 이를테면 약 100℃ 내지 약 125℃, 이를테면 약 110℃ 내지 약 120℃의 온도로 진공 척(242)을 가열하도록 구성된다. 온도 감지 장치(252), 이를테면 열전대 등은 온도 모니터링을 제공하고 진공 척(242)의 가열을 용이하게 하기 위해 열 소스(248)에 통신가능하게 커플링된다.Similar to electrode 212 , vacuum chuck 242 is coupled to heat source 248 , temperature sensing device 252 , and power source 254 . Heat source 248 , temperature sensing device 252 , power source 254 , and sensing device 256 include heat source 218 , temperature sensing device 220 , power source 222 , and sensing device 224 . ) can function similarly. For example, heat source 248 provides power to one or more heating elements disposed within vacuum chuck 242 , such as resistive heaters or ceramic heaters. Generally, heat source 248 is configured to heat vacuum chuck 242 to facilitate heating of substrate 201 and/or process fluid during iFGPEB processes. In one embodiment, the heat source 248 is configured to heat the vacuum chuck 242 to a temperature of from about 75°C to about 150°C, such as from about 100°C to about 125°C, such as from about 110°C to about 120°C. A temperature sensing device 252 , such as a thermocouple, or the like, is communicatively coupled to a heat source 248 to provide temperature monitoring and facilitate heating of the vacuum chuck 242 .

[0033] 일 실시예에서, 제2 o-링(280)이 기판 지지 표면(242A) 상의 진공 척(242)에 배치된다. 제2 o-링(280)은, 진공 척(242) 상에 배치될 때 기판(201)의 외경으로부터 반경방향 내측으로 약 1 mm 내지 약 12 mm의 거리로 진공 척(242) 상에 포지셔닝될 수 있다. 예컨대, 제2 o-링(280)은 기판(201)의 외경으로부터 반경방향 내측으로 약 2 mm 내지 약 10 mm, 이를테면 약 4 mm 내지 약 8 mm의 거리로 진공 척(242) 상에 포지셔닝될 수 있다. 제2 o-링(280)이 프로세싱 동안 프로세스 볼륨(290)으로부터 기판(201) 뒤의 구역으로의 프로세스 유체의 누설을 방지할 수 있다는 것이 고려된다.In one embodiment, the second o-ring 280 is disposed on the vacuum chuck 242 on the substrate support surface 242A. The second o-ring 280 is to be positioned on the vacuum chuck 242 at a distance of about 1 mm to about 12 mm radially inward from the outer diameter of the substrate 201 when disposed on the vacuum chuck 242 . can For example, the second o-ring 280 may be positioned on the vacuum chuck 242 at a distance of about 2 mm to about 10 mm, such as about 4 mm to about 8 mm, radially inward from the outer diameter of the substrate 201 . can It is contemplated that the second o-ring 280 may prevent leakage of process fluid from the process volume 290 to a region behind the substrate 201 during processing.

[0034] 진공 척(242)은, 제2 o-링(280)의 반경방향 외측에 배치되고 기판 지지 표면(242A)을 진공 척(242)의 상부 표면(242B)에 커플링시키는 레지(ledge)(282)를 더 포함한다. 상부 표면(242B)은 레지(282) 및 기판 지지 표면(242A)의 아래에 그리고 반경방향 외측에 배치된다. 일 실시예에서, 제3 o-링(284)이 상부 표면(242B) 상의 진공 척(242)에 배치된다. 천장(210)의 제1 하부 표면(215)은, 기판 지지부(208)가 프로세싱 포지션(274)에 있을 때 기판(201)의 에지 구역과 접촉하도록 형상화 및 사이징된다. 천장(210)의 제2 하부 표면(217)은, 기판 지지 표면(242A)의 외경에 인접한 그리고 그 외경으로부터 반경방향 내측으로 연장되는 진공 척(242)과 접촉하도록 형상화 및 사이징된다. 천장(210)의 제3 하부 표면(219)은 상부 표면(242B)과 접촉하도록 형상화 및 사이징된다. 일 실시예에서, 기판 지지부(208)가 프로세싱 포지션(274)에 배치될 때, 제3 o-링(284)은 제3 하부 표면(219)과 접촉한다. 제3 o-링(284)이 프로세싱 동안 진공 척(242)의 외경을 넘는 프로세스 볼륨(290)으로부터의 프로세스 유체의 누설을 방지할 수 있다는 것이 고려된다.The vacuum chuck 242 is disposed radially outward of the second o-ring 280 and couples the substrate support surface 242A to the upper surface 242B of the vacuum chuck 242 , a ledge ) (282). Top surface 242B is disposed below ledge 282 and substrate support surface 242A and radially outward. In one embodiment, a third o-ring 284 is disposed on the vacuum chuck 242 on the upper surface 242B. The first lower surface 215 of the ceiling 210 is shaped and sized to contact an edge region of the substrate 201 when the substrate support 208 is in the processing position 274 . The second lower surface 217 of the ceiling 210 is shaped and sized to contact the vacuum chuck 242 adjacent to and extending radially inward from the outer diameter of the substrate support surface 242A. The third lower surface 219 of the ceiling 210 is shaped and sized to contact the upper surface 242B. In one embodiment, when the substrate support 208 is placed in the processing position 274 , the third o-ring 284 contacts the third lower surface 219 . It is contemplated that the third o-ring 284 may prevent leakage of process fluid from the process volume 290 beyond the outer diameter of the vacuum chuck 242 during processing.

[0035] 기판 지지부(208) 및 진공 척(242) 각각은 복수의 리프트 핀 홀들(262, 264)을 각각 포함한다. 복수의 리프트 핀 홀들(262)은 복수의 리프트 핀 홀들(264)과 정렬된다. 복수의 리프트 핀들(266)은 챔버 최하부(206) 내의 복수의 홀들(241) 뿐만 아니라 복수의 리프트 핀 홀들(262, 264)을 통해 이동가능하게 배치된다. 복수의 리프트 핀들(266)은, 이송 포지션(270), 사전-프로세싱 포지션(272)(도 3에 도시됨), 및 프로세싱 포지션(274)(도 5에 도시됨) 사이에서 챔버 최하부(206), 기판 지지부(208), 및 진공 척(242)을 통해 리프트 핀들(266)을 변위시키는 리프트 핀 액추에이터(268)에 커플링된다.Each of the substrate support 208 and the vacuum chuck 242 includes a plurality of lift pin holes 262 and 264, respectively. The plurality of lift pin holes 262 are aligned with the plurality of lift pin holes 264 . The plurality of lift pins 266 is movably disposed through the plurality of holes 241 in the chamber bottom 206 as well as the plurality of lift pin holes 262 , 264 . A plurality of lift pins 266 extend to the chamber bottom 206 between the transport position 270 , the pre-processing position 272 (shown in FIG. 3 ), and the processing position 274 (shown in FIG. 5 ). , the substrate support 208 , and a lift pin actuator 268 that displaces the lift pins 266 via a vacuum chuck 242 .

[0036] 동작(110)에서, 기판(201)은 로봇 블레이드 또는 다른 적합한 이송 디바이스(도시되지 않음)에 의해 슬릿 밸브(205)를 통해 볼륨(203) 내로 이송되고, 복수의 리프트 핀들(266)의 상부 단부들(267) 상에 포지셔닝된다. 리프트 핀들(266)의 상부 단부들(267)은 기판 지지부(208) 위로 상승되지만 슬릿 밸브(205)보다 약간 낮은 이송 포지션(270)에 배치된다. 진공 척(242)이 커플링되어 있는 기판 지지부(208)는, 동작(110) 동안 기판(201)과 기판 지지 표면(242A) 사이에 어떠한 접촉도 이루어지지 않도록, (예컨대, 챔버 최하부(206)에 대해) 하강된 포지션에 포지셔닝된다. 일 예에서, 리프트 핀들(266)의 상부 단부들(267)은 기판 지지 표면(242A)으로부터 약 10 mm 내지 약 110 mm, 이를테면 약 30 mm 내지 약 90 mm의 거리에 배치된다. 다른 예에서, 리프트 핀들(266)의 상부 단부들(267)은 기판 지지 표면(242A)으로부터 약 50 mm 내지 약 90 mm, 이를테면 약 60 mm 내지 약 80 mm의 거리에 배치된다. 프로세스 챔버(200)에 기판(201)을 포지셔닝시킬 시에, 진공 척(242)은 열 소스(248)에 의해 약 75℃ 내지 약 150℃, 이를테면 약 100℃ 내지 약 125℃, 예컨대, 약 115℃의 온도로 가열된다.In operation 110 , the substrate 201 is transferred into the volume 203 through the slit valve 205 by a robot blade or other suitable transfer device (not shown), and a plurality of lift pins 266 . positioned on the upper ends 267 of The upper ends 267 of the lift pins 266 are positioned in a transport position 270 that rises above the substrate support 208 but is slightly lower than the slit valve 205 . The substrate support 208 to which the vacuum chuck 242 is coupled is such that no contact is made between the substrate 201 and the substrate support surface 242A during operation 110 (eg, the chamber bottom 206 ). for) is positioned in the lowered position. In one example, the upper ends 267 of the lift pins 266 are disposed at a distance of about 10 mm to about 110 mm, such as about 30 mm to about 90 mm, from the substrate support surface 242A. In another example, the upper ends 267 of the lift pins 266 are disposed at a distance of about 50 mm to about 90 mm, such as about 60 mm to about 80 mm, from the substrate support surface 242A. Upon positioning the substrate 201 in the process chamber 200 , the vacuum chuck 242 is energized by the heat source 248 from about 75° C. to about 150° C., such as from about 100° C. to about 125° C., such as about 115 . heated to a temperature of °C.

[0037] 동작(120)에서 그리고 도 3에 도시된 바와 같이, 리프트 핀들(266) 상에 배치된 기판(201)은 사전-프로세싱 포지션(272)으로 상승된다. 리프트 핀 액추에이터(268)는 이송 포지션(270)으로부터 사전-프로세싱 포지션(272)으로 복수의 리프트 핀들(266)을 상승시킨다. 일 실시예에서, 기판(201)은 약 2초 내지 약 6초, 이를테면 약 2초 내지 약 4초, 이를테면 약 3초의 기간에 이송 포지션(270)으로부터 사전-프로세싱 포지션(272)으로 이동된다. 일 실시예에서, 기판(201)은 전극(212)의 하부 표면(213)으로부터 약 1 mm 내지 약 25 mm의 거리, 이를테면 약 5 mm 내지 약 20 mm의 거리를 갖는 사전-프로세싱 포지션(272)으로 상승된다. 예컨대, 사전-프로세싱 포지션(272)은 약 10 mm 내지 약 15 mm, 이를테면 약 12 mm의 거리를 갖는다.In operation 120 and as shown in FIG. 3 , the substrate 201 disposed on the lift pins 266 is raised to the pre-processing position 272 . The lift pin actuator 268 raises the plurality of lift pins 266 from the transport position 270 to the pre-processing position 272 . In one embodiment, the substrate 201 is moved from the transfer position 270 to the pre-processing position 272 in a period of about 2 seconds to about 6 seconds, such as about 2 seconds to about 4 seconds, such as about 3 seconds. In one embodiment, the substrate 201 is placed in a pre-processing position 272 having a distance from the lower surface 213 of the electrode 212 of between about 1 mm and about 25 mm, such as between about 5 mm and about 20 mm. is raised to For example, the pre-processing position 272 has a distance of about 10 mm to about 15 mm, such as about 12 mm.

[0038] 동작(130)에서 그리고 도 4에 도시된 바와 같이, 기판 지지부(208)는, 진공 척(242)의 기판 지지 표면(242A)이 리프트 핀들(266)의 최상부 단부들(267)보다 약간 더 높거나 그 최상부 단부들과 실질적으로 동일 평면 상에 있도록 사전-프로세싱 포지션(272)으로 상승된다. 따라서, 기판 지지부(208)는 기판 지지부(208) 상에 기판(201)을 지지하기 위해 기판(201)과 맞물린다. 이어서, 진공 소스(258)는 진공 척(242)의 지지 표면(242A)에 기판(201)을 진공 척킹하도록 활성화된다. 일 실시예에서, 기판 지지부(208)는 사전-프로세싱 포지션(272)으로 상승되며, 약 2초 내지 약 5초, 이를테면 약 2초 내지 약 4초, 이를테면 약 3초의 기간에 기판(201)과 맞물린다. 동작(130) 이전에 기판 지지부(208)와 기판(201) 사이의 접촉을 회피함으로써, 진공 척(242)은 기판(201)으로의 어떠한 직접적인 열 전달 없이 원하는 온도로 가열될 수 있으며, 기판(201)의 가열은 iFGPEB 프로세싱 동안 전기장의 인가와 실질적으로 동시에 시작하도록 지연될 수 있다.In operation 130 and as shown in FIG. 4 , the substrate support 208 is configured such that the substrate support surface 242A of the vacuum chuck 242 is greater than the top ends 267 of the lift pins 266 . It is raised to the pre-processing position 272 to be slightly higher or substantially coplanar with its top ends. Accordingly, the substrate support 208 engages the substrate 201 to support the substrate 201 on the substrate support 208 . The vacuum source 258 is then activated to vacuum chuck the substrate 201 to the support surface 242A of the vacuum chuck 242 . In one embodiment, the substrate support 208 is raised to the pre-processing position 272 and engages the substrate 201 with the substrate 201 for a period of about 2 seconds to about 5 seconds, such as about 2 seconds to about 4 seconds, such as about 3 seconds. interlock By avoiding contact between the substrate support 208 and the substrate 201 prior to operation 130 , the vacuum chuck 242 can be heated to a desired temperature without any direct heat transfer to the substrate 201 , The heating of 201 may be delayed to start substantially simultaneously with the application of the electric field during iFGPEB processing.

[0039] 동작(140)에서 그리고 도 5에 도시된 바와 같이, 기판(201)을 진공 척(242)에 척킹한 이후, 기판 지지부(208)는 진공 척(242) 및 기판(201)이 천장(210)과 접촉하는 프로세싱 포지션(274)으로 상승된다. 예컨대, 기판(201)의 에지 구역은 제1 하부 표면(215)과 접촉하고, 기판 지지 표면(242A)의 에지 구역은 제2 하부 표면(217)과 접촉하며, 상부 표면(242B) 및 제3 o-링(284)은 제3 하부 표면(219)과 접촉한다. 프로세싱 포지션(274)에서의 기판 지지부(208)의 배치는 기판(201)과 전극(212) 사이에서의 프로세싱 볼륨(290)의 형성을 초래하며, 그 프로세싱 볼륨(290)은 제1 o-링(214), 제2 o-링(280) 및 제3 o-링(284)에 의해 유체 밀봉된다.In operation 140 and as shown in FIG. 5 , after chucking the substrate 201 to the vacuum chuck 242 , the substrate support 208 is connected to the vacuum chuck 242 and the substrate 201 from the ceiling. It is raised to a processing position 274 in contact with 210 . For example, an edge region of the substrate 201 is in contact with the first lower surface 215 , an edge region of the substrate support surface 242A is in contact with the second lower surface 217 , and an upper surface 242B and a third The o-ring 284 contacts the third lower surface 219 . The placement of the substrate support 208 in the processing position 274 results in the formation of a processing volume 290 between the substrate 201 and the electrode 212 , the processing volume 290 being a first o-ring. 214 , a second o-ring 280 and a third o-ring 284 .

[0040] 일 실시예에서, 기판 지지부(208)는 약 0.1초 내지 약 2초, 이를테면 약 0.5초 내지 약 1.5초의 기간에 사전-프로세싱 포지션(272)으로부터 프로세싱 포지션(274)으로 상승된다. 예컨대, 기판 지지부(208)는 약 0.75초 내지 약 1.25초, 이를테면 약 1초의 기간에 사전-프로세싱 포지션(272)으로부터 프로세싱 포지션(274)으로 상승된다. 따라서, 이송 포지션(270)으로부터 프로세싱 포지션(274)으로 기판을 이동시키는 데 요구되는 총 시간은 약 0.1초 내지 약 3초, 이를테면 약 0.5초 내지 약 2.5초일 수 있다. 예컨대, 이송 포지션(270)으로부터 프로세싱 포지션(274)으로 기판(201)을 이동시키는 데 요구되는 총 시간은 약 1초 내지 약 2초, 이를테면 약 1.5초이다.In one embodiment, the substrate support 208 is raised from the pre-processing position 272 to the processing position 274 in a period of about 0.1 seconds to about 2 seconds, such as about 0.5 seconds to about 1.5 seconds. For example, the substrate support 208 is raised from the pre-processing position 272 to the processing position 274 in a period of about 0.75 seconds to about 1.25 seconds, such as about 1 second. Accordingly, the total time required to move the substrate from the transfer position 270 to the processing position 274 may be between about 0.1 seconds and about 3 seconds, such as between about 0.5 seconds and about 2.5 seconds. For example, the total time required to move the substrate 201 from the transfer position 270 to the processing position 274 is from about 1 second to about 2 seconds, such as about 1.5 seconds.

[0041] 일 실시예에서, 프로세스 볼륨(290)은 기판(201)과 전극(212)의 하부 표면(213) 사이에 정의된 높이(292)를 갖는다. 일 예에서, 프로세스 볼륨(290)의 높이(292)는 약 1 mm 내지 약 10 mm, 이를테면 약 2 mm 내지 약 8 mm이다. 예컨대, 프로세스 볼륨(290)의 높이(292)는 약 4 mm 내지 약 6 mm, 이를테면 약 5 mm이다. 기판(201)과 전극(212) 사이의 비교적 작은 거리는 프로세스 볼륨(290)의 볼륨을 감소시켜, iFGPEB 프로세싱 동안, 감소된 양들의 프로세스 유체의 이용을 가능하게 한다. 더욱이, 감소된 높이(292)는 기판(201)의 표면에 걸쳐 실질적으로 더 균일한 전기장을 제공하며, 그 결과, iFGPEB 프로세싱 동안의 패터닝 특성들이 개선될 수 있다. 부가적으로, iFGPEB 동안 원하는 전기장을 생성하고 프로세스 유체들을 가열하는 데 요구되는 전력이 감소될 수 있다.In one embodiment, the process volume 290 has a height 292 defined between the substrate 201 and the lower surface 213 of the electrode 212 . In one example, the height 292 of the process volume 290 is between about 1 mm and about 10 mm, such as between about 2 mm and about 8 mm. For example, the height 292 of the process volume 290 is between about 4 mm and about 6 mm, such as about 5 mm. The relatively small distance between the substrate 201 and the electrode 212 reduces the volume of the process volume 290 , allowing the use of reduced amounts of process fluid during iFGPEB processing. Moreover, the reduced height 292 provides a substantially more uniform electric field across the surface of the substrate 201 , as a result of which patterning characteristics during iFGPEB processing can be improved. Additionally, the power required to generate the desired electric field and heat the process fluids during iFGPEB can be reduced.

[0042] 프로세싱 포지션(274)에서의 기판 지지부(208)의 포지셔닝 및 프로세스 볼륨(290)의 형성 이후, 동작(150)에서, 기판(201)은 iFGPEB 프로세스에 노출된다. iFGPEB 프로세싱 동안, 프로세스 볼륨(290)은, 프로세스 유체 소스(232)로부터 유래하고 제1 도관(234)을 통해 이동하는 유동 경로를 갖는 프로세스 유체, 예컨대 가스 또는 액체로 충전된다. 프로세스 유체는 제1 복수의 유체 포트들(226)을 통해 프로세스 볼륨(290) 내로 제1 도관(234)을 빠져나간다. 프로세스 볼륨(290) 내로의 프로세스 유체의 유량은 프로세스 볼륨(290) 내의 유체의 난류를 감소시키고 프로세스 볼륨(290) 내의 버블들의 형성을 감소시키거나 제거하도록 조절될 수 있다. 예컨대, 프로세스 볼륨(290) 내로의 프로세스 유체의 유량은 1 L/min 내지 약 12 L/min, 이를테면 약 5 L/min 내지 약 10 L/min으로 조절될 수 있다. 프로세스 유체는 또한, 프로세스 볼륨(290) 내로의 도입 전에 프로세싱 온도들로 예열될 수 있다. 예컨대, 프로세스 유체는 프로세스 유체 소스(232)에 의해 약 70℃ 내지 약 170℃, 이를테면 약 90℃ 내지 약 150℃의 온도로 예열될 수 있다. 예컨대, 프로세스 유체는 약 110℃ 내지 약 130℃, 이를테면 약 120℃의 온도로 가열된다.After positioning the substrate support 208 at the processing position 274 and forming the process volume 290 , in an operation 150 , the substrate 201 is exposed to an iFGPEB process. During iFGPEB processing, process volume 290 is filled with a process fluid, such as a gas or liquid, having a flow path originating from a process fluid source 232 and traveling through a first conduit 234 . Process fluid exits the first conduit 234 into the process volume 290 through a first plurality of fluid ports 226 . The flow rate of the process fluid into the process volume 290 may be adjusted to reduce turbulence of the fluid in the process volume 290 and to reduce or eliminate the formation of bubbles in the process volume 290 . For example, the flow rate of process fluid into process volume 290 may be adjusted from 1 L/min to about 12 L/min, such as from about 5 L/min to about 10 L/min. The process fluid may also be preheated to processing temperatures prior to introduction into the process volume 290 . For example, the process fluid may be preheated by the process fluid source 232 to a temperature between about 70°C and about 170°C, such as between about 90°C and about 150°C. For example, the process fluid is heated to a temperature of about 110°C to about 130°C, such as about 120°C.

[0043] 일단 프로세스 볼륨(290)이 프로세스 유체로 충전되면, 전극(212)에 의해 기판(201)에 전기장이 인가된다. 일 실시예에서, 전기장은 약 10초 내지 약 90초, 이를테면 약 25초 내지 약 75초, 이를테면 약 40초 내지 약 60초, 이를테면 약 50초의 시간의 양 동안 기판(201)에 인가될 수 있다. 일부 실시예들에서, 프로세스 볼륨(290)에 배치된 유체는 기판(201)의 프로세싱 동안 정체된다. 일부 실시예들에서, 프로세스 볼륨(290)의 유체 볼륨은 순환되거나 교환된다. 그러한 실시예들에서, 프로세스 볼륨(290)이 제1 도관(234) 및 제1 유체 포트들(226)을 통해 프로세스 유체로 충전될 때, 프로세스 유체는 또한, 제2 유체 포트들(228) 및 제2 도관(238)을 통해 프로세스 볼륨(290)을 빠져나가고, 궁극적으로는 유체 배출구(236)에서 프로세스 챔버(200)로부터 제거된다. 전기장의 인가 이후, 프로세스 유체는 프로세스 볼륨(290)으로부터 배출될 수 있고, 프로세싱된 기판(201)이 상부에 척킹되어 있는 기판 지지부(208)가 하강될 수 있다.Once the process volume 290 is filled with the process fluid, an electric field is applied to the substrate 201 by the electrode 212 . In one embodiment, the electric field may be applied to the substrate 201 for an amount of time between about 10 seconds and about 90 seconds, such as between about 25 seconds and about 75 seconds, such as between about 40 seconds and about 60 seconds, such as about 50 seconds. . In some embodiments, the fluid disposed in process volume 290 is stagnant during processing of substrate 201 . In some embodiments, the fluid volume of process volume 290 is circulated or exchanged. In such embodiments, when process volume 290 is filled with process fluid through first conduit 234 and first fluid ports 226 , process fluid also flows through second fluid ports 228 and It exits the process volume 290 through a second conduit 238 and is ultimately removed from the process chamber 200 at a fluid outlet 236 . After application of the electric field, the process fluid may be withdrawn from the process volume 290 and the substrate support 208 with the processed substrate 201 chucked thereon may be lowered.

[0044] 위에서 설명된 방법들 및 장치는 전기장의 인가 전에 기판이 열에 노출되는 시간의 양을 감소시킴으로써 iFGPEB 프로세싱 성능을 향상시킨다. 전기장의 인가 직전에 기판을 가열된 기판 지지부와 맞물림으로써, 가열된 기판 지지부와 기판 사이의 원하지 않는 열 전달이 최소화된다. 따라서, 포토레지스트 내에서 광산 발생제에 의해 생성되는 산들의 랜덤한 열 확산이 실질적으로 감소될 수 있으며, 따라서, 포토레지스트의 열-트리거된 탈보호(de-protection)가 감소될 수 있다. 포토레지스트의 사전-프로세싱 탈보호의 감소는, 광산 발생제에 의해 생성되는 대전된 종의 확산의 제어를 증가시킴으로써 포토레지스트의 향상된 현상/노출 해상도를 가능하게 하고, 결국, 리소그래피 동안 회로 피처들의 더 정밀한 전달을 가능하게 한다.[0044] The methods and apparatus described above improve iFGPEB processing performance by reducing the amount of time a substrate is exposed to heat prior to application of an electric field. By engaging the substrate with the heated substrate support immediately prior to application of the electric field, undesired heat transfer between the heated substrate support and the substrate is minimized. Accordingly, random thermal diffusion of acids generated by the photo-acid generator in the photoresist may be substantially reduced, and thus, thermally-triggered de-protection of the photoresist may be reduced. Reducing the pre-processing deprotection of the photoresist enables improved development/exposure resolution of the photoresist by increasing the control of the diffusion of charged species generated by the photoacid generator, and consequently more of circuit features during lithography. It enables precise transmission.

[0045] 요약하면, iFGPEB 프로세싱을 개선시키기 위한 장치 및 방법들이 제공된다. 본 명세서에 설명되는 프로세스 챔버들은 iFGPEB 동작들 동안 프로세스 유체의 효율적인 이용 및 전기장의 개선된 인가를 가능하게 한다. 포토레지스트 해상도는 또한, 전기장의 인가 전에 기판이 상승된 온도들에 노출되는 시간의 양을 감소시킴으로써 개선되며, 따라서, iFGPEB 프로세싱 전의 포토레지스트 화학 종의 반응을 감소시킨다. 따라서, iFGPEB 프로세싱 동작들은 본 명세서에 설명된 장치 및 방법들을 이용함으로써 개선될 수 있다.[0045] In summary, apparatus and methods for improving iFGPEB processing are provided. The process chambers described herein enable efficient use of process fluid and improved application of an electric field during iFGPEB operations. Photoresist resolution is also improved by reducing the amount of time the substrate is exposed to elevated temperatures prior to application of the electric field, thus reducing the reaction of the photoresist species prior to iFGPEB processing. Accordingly, iFGPEB processing operations may be improved by using the apparatus and methods described herein.

[0046] 전술한 것이 본 개시내용의 실시예들에 관한 것이지만, 본 개시내용의 다른 및 추가적인 실시예들이 본 개시내용의 기본적인 범위를 벗어나지 않으면서 안출될 수 있으며, 본 개시내용의 범위는 후속하는 청구항들에 의해 결정된다.[0046] Although the foregoing is directed to embodiments of the present disclosure, other and additional embodiments of the disclosure may be devised without departing from the basic scope of the disclosure, the scope of which is to follow determined by the claims.

Claims (20)

기판 프로세싱 방법으로서,
제1 볼륨 내의 복수의 리프트 핀들 상에 기판을 포지셔닝시키는 단계 ― 상기 복수의 리프트 핀들은 제1 포지션에 배치됨 ―;
상기 기판이 상부에 포지셔닝되어 있는 상기 복수의 리프트 핀들을 상기 제1 볼륨 내의 제2 포지션으로 이동시키는 단계;
상기 기판과 맞물리도록, 상기 제1 볼륨 내에 배치된 기판 지지부를 상기 제2 포지션으로 이동시키는 단계;
상기 기판이 맞물려 있는 상기 기판 지지부를 제2 볼륨에 인접한 제3 포지션으로 이동시키는 단계; 및
상기 제2 볼륨 내에서 상기 기판을 프로세싱하는 단계를 포함하는, 기판 프로세싱 방법.
A substrate processing method comprising:
positioning a substrate on a plurality of lift pins in a first volume, wherein the plurality of lift pins are disposed in a first position;
moving the plurality of lift pins with the substrate positioned thereon to a second position in the first volume;
moving a substrate support disposed in the first volume to the second position to engage the substrate;
moving the substrate support on which the substrate is engaged to a third position adjacent a second volume; and
processing the substrate within the second volume.
제1항에 있어서,
상기 리프트 핀들의 상부 단부들은, 상기 제1 포지션에 있을 때 상기 기판 지지부로부터 약 10 mm 내지 약 100 mm의 거리에 배치되는, 기판 프로세싱 방법.
According to claim 1,
The upper ends of the lift pins are disposed at a distance of about 10 mm to about 100 mm from the substrate support when in the first position.
제1항에 있어서,
상기 기판 지지부는 상기 제2 포지션으로 이동되기 전에 약 75℃ 내지 약 150℃의 온도로 가열되는, 기판 프로세싱 방법.
According to claim 1,
wherein the substrate support is heated to a temperature between about 75° C. and about 150° C. before being moved to the second position.
제3항에 있어서,
상기 기판 지지부는 가열된 이후 약 2초 내지 약 5초의 기간에 상기 제2 포지션으로 이동되는, 기판 프로세싱 방법.
4. The method of claim 3,
wherein the substrate support is moved to the second position in a period of about 2 seconds to about 5 seconds after being heated.
제1항에 있어서,
상기 기판 지지부는 상기 기판 지지부의 상부 표면에 상기 기판을 진공 척킹함으로써 상기 기판과 맞물리는, 기판 프로세싱 방법.
According to claim 1,
wherein the substrate support engages the substrate by vacuum chucking the substrate to an upper surface of the substrate support.
제1항에 있어서,
상기 기판 지지부는 약 0.1초 내지 약 2초의 기간에 상기 제2 포지션으로부터 상기 제3 포지션으로 이동되는, 기판 프로세싱 방법.
According to claim 1,
wherein the substrate support is moved from the second position to the third position in a period of about 0.1 seconds to about 2 seconds.
제1항에 있어서,
상기 제1 포지션으로부터 상기 제3 포지션으로 상기 기판을 이동시키기 위한 총 시간은 약 0.1초 내지 약 3초인, 기판 프로세싱 방법.
According to claim 1,
and a total time for moving the substrate from the first position to the third position is between about 0.1 seconds and about 3 seconds.
제1항에 있어서,
상기 기판을 프로세싱하는 단계는,
상기 제2 볼륨에 프로세스 유체를 도입하는 단계; 및
상기 제2 볼륨 내에 전기장을 생성하는 단계를 더 포함하는, 기판 프로세싱 방법.
According to claim 1,
Processing the substrate comprises:
introducing a process fluid into the second volume; and
and generating an electric field within the second volume.
제8항에 있어서,
상기 제2 볼륨의 높이는, 상기 기판이 상기 제3 포지션에 배치될 때, 상기 프로세스 챔버의 천장에 배치된 전극과 상기 기판 사이에 정의되는, 기판 프로세싱 방법.
9. The method of claim 8,
a height of the second volume is defined between the substrate and an electrode disposed in a ceiling of the process chamber when the substrate is placed in the third position.
제9항에 있어서,
상기 제2 볼륨의 높이는 약 1 mm 내지 약 10 mm인, 기판 프로세싱 방법.
10. The method of claim 9,
and the height of the second volume is between about 1 mm and about 10 mm.
기판 프로세싱 방법으로서,
프로세스 챔버의 제1 볼륨 내의 복수의 리프트 핀들 상에 기판을 포지셔닝시키는 단계;
상기 프로세스 챔버의 천장에 인접한 사전-프로세싱 포지션으로 상기 기판을 이동시키는 단계;
상기 기판과 접촉하도록 상기 사전-프로세싱 포지션으로 기판 지지부를 이동시키는 단계;
상기 기판을 상기 기판 지지부에 진공 척킹하는 단계;
상기 기판이 상부에 진공 척킹되어 있는 상기 기판 지지부를 프로세싱 포지션으로 이동시키는 단계 ― 상기 프로세싱 포지션으로의 상기 기판 지지부의 이동은 상기 프로세스 챔버에서의 제2 볼륨의 형성을 초래함 ―;
상기 제2 볼륨에 프로세스 유체를 도입하는 단계; 및
상기 제2 볼륨 내에 전기장을 생성하는 단계를 포함하는, 기판 프로세싱 방법.
A substrate processing method comprising:
positioning the substrate on the plurality of lift pins within the first volume of the process chamber;
moving the substrate to a pre-processing position adjacent a ceiling of the process chamber;
moving a substrate support to the pre-processing position to contact the substrate;
vacuum chucking the substrate to the substrate support;
moving the substrate support to a processing position on which the substrate is vacuum chucked, wherein movement of the substrate support to the processing position results in formation of a second volume in the process chamber;
introducing a process fluid into the second volume; and
and generating an electric field within the second volume.
제11항에 있어서,
상기 리프트 핀들의 상부 단부들은, 상기 사전-프로세싱 포지션으로 이동하기 전에 상기 기판 지지부로부터 약 30 mm 내지 약 90 mm의 이송 포지션에 배치되는, 기판 프로세싱 방법.
12. The method of claim 11,
wherein the upper ends of the lift pins are disposed at a transport position of about 30 mm to about 90 mm from the substrate support before moving to the pre-processing position.
제12항에 있어서,
상기 기판 지지부는 약 0.5초 내지 약 1.5초의 기간에 상기 사전-프로세싱 포지션으로부터 상기 프로세싱 포지션으로 이동되는, 기판 프로세싱 방법.
13. The method of claim 12,
wherein the substrate support is moved from the pre-processing position to the processing position in a period of about 0.5 seconds to about 1.5 seconds.
제13항에 있어서,
상기 이송 포지션으로부터 상기 프로세싱 포지션으로 상기 기판을 이동시키기 위한 총 시간은 약 0.5초 내지 약 2.5초인, 기판 프로세싱 방법.
14. The method of claim 13,
and the total time to move the substrate from the transport position to the processing position is between about 0.5 seconds and about 2.5 seconds.
제11항에 있어서,
상기 기판 지지부는 상기 사전-프로세싱 포지션으로 이동되기 전에 약 100℃ 내지 약 125℃의 온도로 가열되는, 기판 프로세싱 방법.
12. The method of claim 11,
wherein the substrate support is heated to a temperature between about 100° C. and about 125° C. before being moved to the pre-processing position.
제15항에 있어서,
상기 기판 지지부는 가열 이후 약 2초 내지 약 4초의 기간에 상기 사전-프로세싱 포지션으로 이동되는, 기판 프로세싱 방법.
16. The method of claim 15,
wherein the substrate support is moved to the pre-processing position in a period of about 2 seconds to about 4 seconds after heating.
제11항에 있어서,
상기 제2 볼륨은, 상기 기판이 상기 프로세싱 포지션에 배치될 때, 상기 프로세스 챔버의 천장에 배치된 전극 및 상기 기판에 의해 부분적으로 정의되는, 기판 프로세싱 방법.
12. The method of claim 11,
wherein the second volume is defined in part by an electrode disposed in a ceiling of the process chamber and the substrate when the substrate is placed in the processing position.
제17항에 있어서,
상기 제2 볼륨은 상기 기판 지지부 또는 상기 전극에 배치된 하나 이상의 o-링들에 의해 유체 밀봉되는, 기판 프로세싱 방법.
18. The method of claim 17,
and the second volume is fluidly sealed by one or more o-rings disposed on the substrate support or the electrode.
제18항에 있어서,
상기 프로세스 유체는 1 L/min 내지 12 L/min의 유량으로 상기 제2 볼륨 내로 도입되는, 기판 프로세싱 방법.
19. The method of claim 18,
wherein the process fluid is introduced into the second volume at a flow rate between 1 L/min and 12 L/min.
기판 프로세싱 방법으로서,
프로세스 챔버의 제1 볼륨 내의 제1 포지션에 배치된 복수의 리프트 핀들 상에 기판을 포지셔닝시키는 단계;
상기 프로세스 챔버의 제1 볼륨 내의 제2 포지션으로 상기 복수의 리프트 핀들을 이동시키는 단계;
상기 기판과 접촉하고 상기 기판을 진공 척킹하기 위해 상기 제2 포지션으로 기판 지지부를 이동시키는 단계;
상기 기판이 상부에 척킹되어 있는 상기 기판 지지부를 상기 프로세스 챔버의 제1 볼륨 내의 제3 포지션으로 이동시키는 단계 ― 상기 제3 포지션에서의 상기 기판 지지부의 배치는 상기 프로세스 챔버에 제2 볼륨을 형성하고, 상기 제2 볼륨은 상기 기판에 의해 부분적으로 정의됨 ―;
상기 제2 볼륨에 프로세스 유체를 도입하는 단계; 및
상기 제2 볼륨 내에 전기장을 생성하는 단계를 포함하는, 기판 프로세싱 방법.
A substrate processing method comprising:
positioning the substrate on a plurality of lift pins disposed at a first position within a first volume of the process chamber;
moving the plurality of lift pins to a second position within the first volume of the process chamber;
moving a substrate support to the second position to contact the substrate and vacuum chuck the substrate;
moving the substrate support on which the substrate is chucked to a third position within the first volume of the process chamber, wherein disposition of the substrate support in the third position forms a second volume in the process chamber; , wherein the second volume is defined in part by the substrate;
introducing a process fluid into the second volume; and
and generating an electric field within the second volume.
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