KR20220031481A - Substrate processing apparatus, semiconductor manufacturing equipment, and method of processing a substrate - Google Patents

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Abstract

Provided is a substrate processing apparatus, which includes: a processing chamber capable of processing a substrate; a first supply device configured to supply a supercritical fluid of a first condition to the processing chamber; a second supply device configured to supply a supercritical fluid of a second condition to the processing chamber; a discharge device capable of discharging the supercritical fluid from the processing chamber; and a control device configured to control an operation of the first supply device, the second supply device, and the discharge device. The temperature of the supercritical fluid supplied by the second supply device is higher than the temperature of the supercritical fluid supplied by the first supply device.

Description

기판 처리 장치, 반도체 제조 장비, 및 기판 처리 방법 {Substrate processing apparatus, semiconductor manufacturing equipment, and method of processing a substrate}Substrate processing apparatus, semiconductor manufacturing equipment, and method of processing a substrate

본 발명은 기판 처리 장치, 반도체 제조 장비, 및 기판 처리 방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 파티클 발생이 현저히 적고 포토레지스트 손실이 적은 기판 처리 장치, 반도체 제조 장비, 및 기판 처리 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a substrate processing apparatus, semiconductor manufacturing equipment, and a substrate processing method, and more particularly, to a substrate processing apparatus having significantly less particle generation and low photoresist loss, semiconductor manufacturing equipment, and a substrate processing method.

전자 장치의 소형화가 지속적으로 요구되고 있다. 그에 따라 더욱 미세한 패턴을 형성할 것이 요구되는데, 표면 장력이나 회전에 의한 패턴 붕괴로 인해 초임계 유체를 이용한 공정이 제안되고 있다. 그런데, 초임계 유체를 사용하면 표면 장력을 현저히 줄일 수 있지만 파티클 발생을 더 저감하여 보다 고수율의 경제적인 제조 방법이 요구되고 있다.There is a continuous demand for miniaturization of electronic devices. Accordingly, it is required to form a finer pattern, and a process using a supercritical fluid has been proposed due to pattern collapse due to surface tension or rotation. However, when the supercritical fluid is used, the surface tension can be remarkably reduced, but an economical manufacturing method with higher yield is required by further reducing the generation of particles.

본 발명이 이루고자 하는 첫 번째 기술적 과제는 파티클 발생이 현저히 적고 포토레지스트 손실이 적은 기판 처리 장치를 제공하는 것이다.The first technical problem to be achieved by the present invention is to provide a substrate processing apparatus with significantly less particle generation and less photoresist loss.

본 발명이 이루고자 하는 두 번째 기술적 과제는 파티클 발생이 현저히 적고 포토레지스트 손실이 적은 반도체 제조 장비를 제공하는 것이다.A second technical problem to be achieved by the present invention is to provide a semiconductor manufacturing equipment with significantly less particle generation and less photoresist loss.

본 발명이 이루고자 하는 세 번째 기술적 과제는 파티클 발생이 현저히 적고 포토레지스트 손실이 적은 기판 처리 방법을 제공하는 것이다.A third technical problem to be achieved by the present invention is to provide a substrate processing method with significantly less particle generation and less photoresist loss.

본 발명은 상기 첫 번째 기술적 과제를 이루기 위하여, 기판을 처리하기 위한 처리 공간을 제공하고, 기판을 처리할 수 있는 처리 챔버; 상기 처리 공간 내에 로딩된 상기 기판을 지지하기 위한 기판 지지부; 상기 기판 지지부의 하방에 위치되며, 초임계 유체가 상기 기판에 직접 분사되는 것을 차단하기 위한 차단 플레이트; 상기 처리 챔버에 제 1 조건의 초임계 유체를 공급하도록 구성된 제 1 공급 장치; 상기 처리 챔버에 상기 제 1 조건의 초임계 유체보다 높은 온도를 갖는 제 2 조건의 초임계 유체를 공급하도록 구성된 제 2 공급 장치; 상기 초임계 유체를 상기 처리 챔버로부터 배출할 수 있는 배출 장치; 및 상기 제 1 공급 장치, 상기 제 2 공급 장치, 및 상기 배출 장치의 동작을 제어하도록 구성된 제어 장치를 포함하고, 상기 제어 장치는 상기 제 1 공급 장치가 상기 제 2 공급 장치에 선행하여 상기 초임계 유체를 공급하도록 구성된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치를 제공한다.In order to achieve the first technical problem, the present invention provides a processing space for processing a substrate, and a processing chamber capable of processing the substrate; a substrate support unit for supporting the substrate loaded in the processing space; a blocking plate positioned below the substrate support and blocking the supercritical fluid from being directly sprayed onto the substrate; a first supply device configured to supply a supercritical fluid of a first condition to the processing chamber; a second supply device configured to supply a supercritical fluid of a second condition having a temperature higher than that of the supercritical fluid of the first condition to the processing chamber; an exhaust device capable of draining the supercritical fluid from the processing chamber; and a control device configured to control operation of the first feeding device, the second feeding device, and the discharging device, wherein the control device is configured such that the first feeding device precedes the second feeding device and the second feeding device is the supercritical device. There is provided a substrate processing apparatus configured to supply a fluid.

본 발명의 다른 태양은 극자외선(extreme ultraviolet, EUV)에 노광된 포토레지스트 층 및 상기 포토레지스트 층을 현상하기 위한 현상제를 포함하는 반도체 기판을 수용하도록 구성된 처리 챔버; 상기 처리 챔버에 약 35 ℃ 내지 약 70 ℃ 의 온도 및 약 75 bar 내지 약 90 bar의 압력을 갖는 초임계 유체를 공급하도록 구성된 제 1 공급 장치; 상기 처리 챔버에 약 70 ℃ 내지 약 120 ℃의 온도 및 약 80 bar 내지 약 150 bar의 압력을 갖는 초임계 유체를 공급하도록 구성된 제 2 공급 장치; 상기 초임계 유체를 상기 처리 챔버로부터 배출할 수 있는 배출 장치; 상기 제 1 공급 장치, 상기 제 2 공급 장치, 및 상기 배출 장치의 동작을 제어하도록 구성된 제어 장치; 및 상기 처리 챔버의 내부를 전처리할 수 있는 전처리 장치를 포함하고, 상기 제어 장치는 상기 처리 챔버의 내부를 가압 및 감압하는 사이클을 2회 내지 15회 수행하도록 구성된 기판 처리 장치를 제공한다.Another aspect of the invention is a processing chamber configured to receive a semiconductor substrate comprising a layer of photoresist that has been exposed to extreme ultraviolet (EUV) and a developer for developing the layer of photoresist; a first supply device configured to supply a supercritical fluid having a temperature of about 35° C. to about 70° C. and a pressure of about 75 bar to about 90 bar to the processing chamber; a second supply device configured to supply a supercritical fluid having a temperature of about 70° C. to about 120° C. and a pressure of about 80 bar to about 150 bar to the processing chamber; an exhaust device capable of draining the supercritical fluid from the processing chamber; a control device configured to control operations of the first feeding device, the second feeding device, and the discharging device; and a pre-processing apparatus capable of pre-processing the interior of the processing chamber, wherein the control apparatus is configured to perform a cycle of pressurizing and depressurizing the interior of the processing chamber 2 to 15 times.

본 발명은 상기 두 번째 기술적 과제를 이루기 위하여, 단위 공정을 진행하는 챔버 모듈들 사이에서 기판을 이송하도록 구성된 이송 장치; 반입된 기판의 표면에 포토레지스트를 코팅하도록 구성된 제 1 챔버 모듈; 상기 기판 상의 상기 포토레지스트를 베이킹하도록 구성된 적어도 하나의 제 2 챔버 모듈; 상기 기판 상의 상기 포토레지스트에 노광 마스크를 통해 극자외선(extreme ultraviolet, EUV)을 조사하도록 구성된 제 3 챔버 모듈; 노광된 상기 포토레지스트의 표면에 현상제를 제공하도록 구성된 제 4 챔버 모듈; 및 상기 제 4 챔버 모듈로부터 상기 기판을 이송받고, 이송받은 상기 기판에 제 1 온도의 초임계 유체 및 상기 제 1 온도와 상이한 제 2 온도의 초임계 유체를 순차적으로 공급하도록 구성된 제 5 챔버 모듈을 포함하는 반도체 제조 장비를 제공한다.The present invention provides a transfer device configured to transfer a substrate between chamber modules performing a unit process in order to achieve the second technical problem; a first chamber module configured to coat a surface of the loaded substrate with photoresist; at least one second chamber module configured to bake the photoresist on the substrate; a third chamber module configured to irradiate extreme ultraviolet (EUV) to the photoresist on the substrate through an exposure mask; a fourth chamber module configured to provide a developer to the exposed surface of the photoresist; and a fifth chamber module configured to receive the substrate from the fourth chamber module and sequentially supply a supercritical fluid of a first temperature and a supercritical fluid of a second temperature different from the first temperature to the transferred substrate. It provides semiconductor manufacturing equipment comprising.

본 발명은 상기 세 번째 기술적 과제를 이루기 위하여, 극자외선(extreme ultraviolet, EUV)에 노광된 EUV용 포토레지스트 층 및 상기 EUV용 포토레지스트 층을 현상하기 위한 현상제를 포함하는 기판을 처리 챔버 내에 반입하는 단계; 상기 처리 챔버에 제 1 조건의 초임계 유체를 공급하는 단계; 및 상기 처리 챔버에 제 2 조건의 초임계 유체를 공급하는 단계를 포함하고, 상기 제 1 조건의 초임계 유체를 공급하는 단계가 상기 제 2 조건의 초임계 유체를 공급하는 단계보다 먼저 수행되고, 상기 제 1 조건의 초임계 유체의 온도가 상기 제 2 조건의 초임계 유체의 온도보다 낮은 기판 처리 방법을 제공한다.According to the present invention, a substrate including a photoresist layer for EUV exposed to extreme ultraviolet (EUV) and a developer for developing the photoresist layer for EUV is loaded into a processing chamber in order to achieve the third technical problem. to do; supplying a supercritical fluid of a first condition to the processing chamber; and supplying the supercritical fluid of a second condition to the processing chamber, wherein the step of supplying the supercritical fluid of the first condition is performed before the step of supplying the supercritical fluid of the second condition, Provided is a substrate processing method in which the temperature of the supercritical fluid under the first condition is lower than the temperature of the supercritical fluid under the second condition.

본 발명의 다른 태양은 기판 위에 피식각막과 반사 방지막을 형성하는 단계; 상기 기판 위에 극자외선(extreme ultra-violet, EUV)용 포토레지스트 층을 형성하는 단계; 노광 마스크를 통해 상기 EUV용 포토레지스트 층에 대하여 EUV를 조사하는 단계; 노광된 EUV용 포토레지스트층 위에 현상제를 제공하고, 상기 기판을 처리 챔버에 반입하는 단계; 상기 처리 챔버에 제 1 조건의 초임계 유체를 공급하는 단계; 상기 처리 챔버에 상기 제 1 조건의 초임계 유체의 온도보다 더 높은 온도를 갖는 제 2 조건의 초임계 유체를 공급하는 단계; 상기 제 2 조건의 초임계 유체로 상기 기판을 건조시켜 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 하여 식각을 진행하여 상기 피식각막에 패턴을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 피식각막의 패턴의 폭이 약 5 nm 내지 약 20 nm인 기판 처리 방법을 제공한다.Another aspect of the present invention comprises the steps of forming an etched film and an anti-reflection film on a substrate; forming a photoresist layer for extreme ultra-violet (EUV) on the substrate; irradiating EUV to the EUV photoresist layer through an exposure mask; providing a developer on the exposed photoresist layer for EUV, and loading the substrate into a processing chamber; supplying a supercritical fluid of a first condition to the processing chamber; supplying a supercritical fluid of a second condition having a temperature higher than a temperature of the supercritical fluid of the first condition to the processing chamber; forming a photoresist pattern by drying the substrate with the supercritical fluid of the second condition; and forming a pattern on the layer to be etched by performing etching using the photoresist pattern as an etching mask, wherein the pattern of the layer to be etched has a width of about 5 nm to about 20 nm.

본 발명의 기판 처리 장치, 반도체 제조 장비, 및 기판 처리 방법을 이용하면 파티클 발생이 현저히 적고 포토레지스트 손실이 적어지는 효과가 있다.When the substrate processing apparatus, the semiconductor manufacturing equipment, and the substrate processing method of the present invention are used, the generation of particles is significantly reduced and the photoresist loss is reduced.

도 1은 반도체 제조 장비의 일 실시예를 나타낸 평면도이다.
도 2는 예시적인 챔버 모듈들의 레이아웃을 개념적으로 나타낸 블록도이다.
도 3은 도 2의 제 3 챔버 모듈 내에서 상기 기판 상의 포토레지스트 층에 대하여 수행되는 EUV 노광을 설명하기 위한 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제 5 챔버 모듈을 나타낸 개략도이다.
도 5는 이산화탄소의 상 다이어그램(phase diagram)이다.
도 6은 제 1 조건과 상기 제 2 조건을 온도-압력 좌표 평면 상에 나타낸 차트이다.
도 7은 EUV에 의하여 노광된 도 5의 기판 상의 포토레지스트가 현상된 후, 현상제를 세정하여 제거 및 건조시키기 위해 초임계 유체를 공급하는 방법의 일 실시예를 나타낸 개략적인 차트이다.
도 8 및 도 9는 각각 본 발명의 실시예들에 따른 사이클 구성을 개략적으로 나타낸 차트들이다.
도 10a는 기판 상에 패터닝된 물질막을 형성하는 방법의 일 실시예를 나타낸 흐름도이다.
도 10b는 기판 처리 장치에서 현상제를 제거 및 건조시키는 처리 방법의 일 실시예를 나타낸 흐름도이다.
도 11a 내지 도 11j는 기판 상에 패터닝된 물질막을 형성하는 방법의 일 실시예를 나타낸 측단면도들이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 제 5 챔버 모듈을 나타낸 개략도이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전처리 장치를 도시한 개략도이다.
도 14a와 도 14b는 패터닝되지 않은 기판(non-patterned wafer, NPW)에 대하여 전처리를 적용하지 않았을 때와 적용했을 때의 파티클 개수의 변화 추이를 나타낸 차트들이다.
도 15는 패터닝된 기판(patterned wafer, PW)에 대하여 전처리를 적용하지 않았을 때와 적용했을 때의 파티클 개수의 변화 추이를 나타낸 차트이다.
도 16은 전처리 온도에 따른 현상제의 상대적인 제거량을 나타낸 차트이다.
1 is a plan view showing an embodiment of a semiconductor manufacturing equipment.
2 is a block diagram conceptually illustrating the layout of exemplary chamber modules.
FIG. 3 is a schematic diagram for explaining EUV exposure performed on a photoresist layer on the substrate in the third chamber module of FIG. 2 .
4 is a schematic diagram showing a fifth chamber module according to an embodiment of the present invention.
5 is a phase diagram of carbon dioxide.
6 is a chart showing the first condition and the second condition on a temperature-pressure coordinate plane.
FIG. 7 is a schematic chart illustrating one embodiment of a method of supplying a supercritical fluid to rinse, remove, and dry a developer after the photoresist on the substrate of FIG. 5 exposed by EUV is developed.
8 and 9 are charts schematically showing a cycle configuration according to embodiments of the present invention, respectively.
10A is a flowchart illustrating an embodiment of a method of forming a patterned material film on a substrate.
10B is a flowchart illustrating an embodiment of a processing method for removing and drying a developer in a substrate processing apparatus.
11A to 11J are side cross-sectional views illustrating an embodiment of a method of forming a patterned material film on a substrate.
12 is a schematic diagram showing a fifth chamber module according to another embodiment of the present invention.
13 is a schematic diagram illustrating a pre-processing apparatus according to another embodiment of the present invention.
14A and 14B are charts showing changes in the number of particles when no pretreatment is applied and when a pretreatment is applied to a non-patterned wafer (NPW).
15 is a chart showing changes in the number of particles when no pretreatment is applied and when a pretreatment is applied to a patterned wafer (PW).
16 is a chart showing the relative removal amount of the developer according to the pretreatment temperature.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 기술적 사상의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 명세서 전체를 통해 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 가리키도록 사용된다.Hereinafter, preferred embodiments of the technical idea of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Like reference numerals are used throughout this specification to refer to like elements.

도 1은 반도체 제조 장비(1)의 일 실시예를 나타낸 평면도이다.1 is a plan view showing an embodiment of the semiconductor manufacturing equipment (1).

도 1을 참조하면, 반도체 제조 장비(1)는 인덱스 모듈(10) 및 공정 처리 모듈(20)을 포함할 수 있다. 상기 인덱스 모듈(10)은 로드 포트(12) 및 이송 프레임(14)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 로드 포트(12), 이송 프레임(14) 및 공정 처리 모듈(20)은 일렬로 순차 배치될 수 있다. Referring to FIG. 1 , the semiconductor manufacturing equipment 1 may include an index module 10 and a process processing module 20 . The index module 10 may include a load port 12 and a transport frame 14 . In some embodiments, the load port 12 , the transfer frame 14 , and the processing module 20 may be sequentially arranged in a line.

로드 포트(12)에는 기판이 수납된 캐리어(18)가 안착된다. 캐리어(18)로는 전면 개방 일체형 포드(Front Opening Unified Pod, FOUP)가 사용될 수 있다. 로드 포트(12)는 복수 개가 제공될 수 있다. 로드 포트(12)의 개수는 공정 처리 모듈(20)의 공정 효율 및 풋 프린트 조건 등에 따라 증가하거나 감소할 수도 있다. 캐리어(18)에는 기판들을 지면에 대해 수평하게 배치한 상태로 수납하기 위한 다수의 슬롯이 형성된다.A carrier 18 in which the substrate is accommodated is seated on the load port 12 . As the carrier 18 , a Front Opening Unified Pod (FOUP) may be used. A plurality of load ports 12 may be provided. The number of load ports 12 may increase or decrease according to process efficiency and footprint conditions of the process processing module 20 . A plurality of slots are formed in the carrier 18 for receiving the substrates in a state in which they are arranged horizontally with respect to the ground.

공정 처리 모듈(20)은 버퍼 유닛(22), 이송 챔버(24), 그리고 복수의 챔버 모듈들(26)을 포함할 수 있다. 상기 이송 챔버(24)의 양측에는 복수의 챔버 모듈들(26)이 배치될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 이송 챔버(24)의 일측 및 타측에서 챔버 모듈(26)들은 이송 챔버(24)를 기준으로 서로 간에 대칭이 되도록 제공될 수 있다. The process processing module 20 may include a buffer unit 22 , a transfer chamber 24 , and a plurality of chamber modules 26 . A plurality of chamber modules 26 may be disposed on both sides of the transfer chamber 24 . In some embodiments, the chamber modules 26 on one side and the other side of the transfer chamber 24 may be provided to be symmetrical to each other with respect to the transfer chamber 24 .

일부 실시예들에 있어서, 이송 챔버(24)의 일측에 복수 개의 챔버 모듈들(26)들이 제공된다. 상기 챔버 모듈(26)들 중 일부는 이송 챔버(24)의 길이 방향을 따라 배치될 수 있다. 또한, 챔버 모듈(26)들 중 일부는 서로 적층되게 배치될 수 있다. 예를 들면, 이송 챔버(24)의 일측에는 챔버 모듈(26)들이 A x B의 배열로 배치될 수 있다. 여기서 A는 x 방향1을 따라 일렬로 제공된 챔버 모듈(26)의 수이고, B는 z 방향을 따라 일렬로 제공된 챔버 모듈(26)의 수이다. 이송 챔버(24)의 양측에 챔버 모듈(26)들이 4개 또는 6개 제공되는 경우, 상기 챔버 모듈(26)들은 2 x 2 또는 3 x 2의 배열로 배치될 수 있다. 상기 챔버 모듈(26)들의 개수는 증가하거나 감소할 수도 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 챔버 모듈(26)들은 이송 챔버(24)의 일측에만 제공될 수 있다. 또한, 일부 실시예들에 있어서, 상기 챔버 모듈(26)들은 이송 챔버(24)의 일측 또는 양측에 단층으로 제공될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 이송 챔버(24)의 x 방향의 일측에, 상기 버퍼 유닛(22)과 마주하며 추가적인 챔버 모듈이 제공될 수 있다. 이에 대해서는 도 2를 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.In some embodiments, a plurality of chamber modules 26 are provided on one side of the transfer chamber 24 . Some of the chamber modules 26 may be disposed along the longitudinal direction of the transfer chamber 24 . In addition, some of the chamber modules 26 may be arranged to be stacked on each other. For example, at one side of the transfer chamber 24 , the chamber modules 26 may be arranged in an A×B arrangement. Here, A is the number of chamber modules 26 provided in a line along the x-direction 1, and B is the number of chamber modules 26 provided in a line along the z-direction. When four or six chamber modules 26 are provided on both sides of the transfer chamber 24 , the chamber modules 26 may be arranged in a 2×2 or 3×2 arrangement. The number of the chamber modules 26 may increase or decrease. In some embodiments, the chamber modules 26 may be provided on only one side of the transfer chamber 24 . Also, in some embodiments, the chamber modules 26 may be provided in a single layer on one or both sides of the transfer chamber 24 . In some embodiments, an additional chamber module facing the buffer unit 22 may be provided on one side of the transfer chamber 24 in the x direction. This will be described in more detail with reference to FIG. 2 .

버퍼 유닛(22)은 이송 프레임(14)과 이송 챔버(24) 사이에 배치된다. 버퍼 유닛(22)은 챔버 모듈(26)과 캐리어(18) 간에 기판이 반송되기 전에 기판이 머무르는 공간을 제공한다. 이송 프레임(14)은 로드 포트(12)에 안착된 캐리어(18)와 버퍼 유닛(22) 간에 기판을 반송한다.The buffer unit 22 is arranged between the transfer frame 14 and the transfer chamber 24 . The buffer unit 22 provides a space for the substrate to stay before it is transferred between the chamber module 26 and the carrier 18 . The transfer frame 14 transfers the substrate between the carrier 18 seated on the load port 12 and the buffer unit 22 .

이송 챔버(24)는 이송 장치(MTR)를 포함할 수 있으며, 버퍼 유닛(22)과 챔버 모듈(26) 간에, 그리고 챔버 모듈(26)들 간에 기판을 반송한다. The transfer chamber 24 may include a transfer apparatus MTR, which transfers substrates between the buffer unit 22 and the chamber modules 26 and between the chamber modules 26 .

도 2는 예시적인 챔버 모듈(26)들의 레이아웃을 개념적으로 나타낸 블록도이다.2 is a block diagram conceptually illustrating the layout of exemplary chamber modules 26 .

도 2를 참조하면, 상기 챔버 모듈(26)들은, 반입된 기판의 표면에 포토레지스트를 코팅하도록 구성된 제 1 챔버 모듈(CM1)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2 , the chamber modules 26 may include a first chamber module CM1 configured to coat a surface of a loaded substrate with photoresist.

상기 기판은 예컨대 반도체 기판일 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 반도체 기판은 Si 또는 Ge와 같은 반도체 기판, 또는 SiGe, SiC, GaAs, InAs, 또는 InP와 같은 화합물 반도체 기판일 수 있다.The substrate may be, for example, a semiconductor substrate. In some embodiments, the semiconductor substrate may be a semiconductor substrate such as Si or Ge, or a compound semiconductor substrate such as SiGe, SiC, GaAs, InAs, or InP.

상기 기판의 표면에 코팅되는 포토레지스트는 13.5 nm의 파장 또는 11 nm 미만의 파장을 갖는 극자외선(extreme ultraviolet, EUV)에 노광됨으로써 화학적 성질이 변화되는 감광성 고분자 물질일 수 있다.The photoresist coated on the surface of the substrate may be a photosensitive polymer material whose chemical properties are changed by exposure to extreme ultraviolet (EUV) having a wavelength of 13.5 nm or less than 11 nm.

일부 실시예들에 있어서, 상기 포토레지스트는 예를 들면 (메트)아크릴레이트계 폴리머를 포함할 수 있다. 상기 (메트)아크릴레이트계 폴리머는 지방족 (메트)아크릴레이트계 폴리머일 수 있으며, 예를 들면, 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate, PMMA), 폴리(t-부틸메타크릴레이트)(poly(t-butylmethacrylate)), 폴리(메타크릴산)(poly(methacrylic acid)), 폴리(노보닐메타크릴레이트)(poly(norbornylmethacrylate)), 상기 (메트)아크릴레이트계 폴리머들의 반복단위들의 이원 또는 삼원 공중합체, 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다.In some embodiments, the photoresist may include, for example, a (meth)acrylate-based polymer. The (meth)acrylate-based polymer may be an aliphatic (meth)acrylate-based polymer, for example, polymethylmethacrylate (PMMA), poly(t-butyl methacrylate) (poly(t- butylmethacrylate)), poly(methacrylic acid)), poly(norbornylmethacrylate), binary or terpolymer of repeating units of the (meth)acrylate-based polymers , or a combination thereof.

상기 포토레지스트는 추후 설명되는 노광에 의하여 탈보호(deprotection)될 수 있는 보호기가 각 반복단위에 결합된 폴리머일 수 있다. 상기 보호기는 산에 의하여 분해될 수 있는 작용기로서, 예를 들면, 터셔리-부톡시카르보닐(tert-butoxycarbonyl, t-BOC), 이소노보닐, 2-메틸-2-아다만틸, 2-에틸-2-아다만틸, 3-테트라히드로푸라닐 (3-tetrahydrofuranyl), 3-옥소디클로헥실 (3-oxocyclohexyl), γ-부틸락톤-3-일 (γ-butyllactone-3-yl), 메발로닉락톤 (mavaloniclactone), γ-부티로락톤-2-일 (γ-butyrolactone-2-yl), 3-메틸-γ부티로락톤-3-일 (3-methyl-γ-butyrolactone-3-yl), 2-테트라히드로피라닐 (2-tetrahydropyranyl), 2-테트라히드로푸라닐 (2-tetrahydrofuranyl), 2,3-프로필렌카르보네이트-1-일 (2,3-propylenecarbonate-1-yl), 1-메톡시에틸 (1-methoxyethyl), 1-에톡시에틸 (1-ethoxyethyl), 1-(2-메톡시에톡시)에틸 (1-(2-methoxyethoxy)ethyl), 1-(2-아세톡시에톡시)에틸 (1-(2-acetoxyethoxy)ethyl), t-부톡시카르보닐메틸 (t-buthoxycarbonylmethyl), 메톡시메틸 (methoxymethyl), 에톡시메틸 (ethoxymethyl), 트리메톡시실릴 (trimethoxysilyl) 및 트리에톡시실릴 (triethoxysilyl)로 이루어지는 군에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. The photoresist may be a polymer in which a protecting group that can be deprotected by exposure to be described later is bonded to each repeating unit. The protecting group is a functional group that can be decomposed by acid, for example, tert-butoxycarbonyl (t-BOC), isonobonyl, 2-methyl-2-adamantyl, 2- Ethyl-2-adamantyl, 3-tetrahydrofuranyl (3-tetrahydrofuranyl), 3-oxodichlorohexyl (3-oxocyclohexyl), γ-butyllactone-3-yl (γ-butyllactone-3-yl), Mevaloniclactone, γ-butyrolactone-2-yl (γ-butyrolactone-2-yl), 3-methyl-γ butyrolactone-3-yl (3-methyl-γ-butyrolactone-3- yl), 2-tetrahydropyranyl (2-tetrahydropyranyl), 2-tetrahydrofuranyl (2-tetrahydrofuranyl), 2,3-propylenecarbonate-1-yl (2,3-propylenecarbonate-1-yl) , 1-methoxyethyl (1-methoxyethyl), 1-ethoxyethyl (1-ethoxyethyl), 1-(2-methoxyethoxy)ethyl (1-(2-methoxyethoxy)ethyl), 1-(2- Acetoxyethoxy)ethyl (1-(2-acetoxyethoxy)ethyl), t-butoxycarbonylmethyl (t-butoxycarbonylmethyl), methoxymethyl, ethoxymethyl, trimethoxysilyl ) and may be selected from the group consisting of triethoxysilyl, but is not limited thereto.

상기 포토레지스트는 예컨대 스핀 코팅(spin coating), 스프레이 코팅(spray coating), 딥 코팅(deep coating) 등의 방법에 의하여 예를 들면, 약 30 내지 약 150 nm의 두께로 형성될 수 있다. The photoresist may be formed, for example, to a thickness of about 30 to about 150 nm by a method such as spin coating, spray coating, or deep coating.

상기 챔버 모듈(26)들은, 상기 기판 상의 포토레지스트를 베이킹하도록 구성된 적어도 하나의 제 2 챔버 모듈(CM2)을 포함할 수 있다. 상기 제 2 챔버 모듈(CM2) 내에서 상기 포토레지스트는 약 80 ℃ 내지 약 130 ℃의 온도로 약 40 초 내지 약 100 초 동안 베이킹될 수 있다.The chamber modules 26 may include at least one second chamber module CM2 configured to bake photoresist on the substrate. In the second chamber module CM2, the photoresist may be baked at a temperature of about 80° C. to about 130° C. for about 40 seconds to about 100 seconds.

상기 챔버 모듈(26)들은, 상기 기판 상의 상기 포토레지스트에 노광 마스크를 통해 극자외선(extreme ultraviolet, EUV)을 조사하도록 구성된 제 3 챔버 모듈(CM3)을 포함할 수 있다.The chamber modules 26 may include a third chamber module CM3 configured to irradiate extreme ultraviolet (EUV) to the photoresist on the substrate through an exposure mask.

도 3은 상기 제 3 챔버 모듈(CM3) 내에서 상기 기판 상의 포토레지스트 층에 대하여 수행되는 EUV 노광을 설명하기 위한 개략도이다.3 is a schematic diagram for explaining EUV exposure performed on the photoresist layer on the substrate in the third chamber module CM3.

도 3을 참조하면, 상기 제 3 챔버 모듈(CM3) 내에는 노광을 위해 극자외선(EUV)을 제공하는 광원(CM310)이 제공된다. 기판(w) 상으로 전사할 회로 패턴이 마스크 패턴으로 구현된 반사형 마스크(R) 상에 노광을 위한 EUV 광의 크기를 제한하는 슬릿(CM340)이 제공될 수 있다. 노광을 위한 상기 EUV 광은 이러한 슬릿(CM340)을 통해 상기 반사형 마스크(R)의 표면에 입사할 수 있다. 입사된 상기 EUV 광은 반사형 마스크(R)의 표면에서 마스크 패턴의 이미지(image)를 가지고 반사된다.Referring to FIG. 3 , a light source CM310 providing extreme ultraviolet light (EUV) for exposure is provided in the third chamber module CM3. A slit CM340 for limiting the size of EUV light for exposure may be provided on the reflective mask R in which the circuit pattern to be transferred onto the substrate w is implemented as a mask pattern. The EUV light for exposure may be incident on the surface of the reflective mask R through the slit CM340. The incident EUV light is reflected with the image of the mask pattern on the surface of the reflective mask R.

반사된 EUV 광이 기판(w) 상에 도달하도록 하는 광 경로를 제공하기 위하여 다수의 반사형 렌즈(CM350)들이 조합된 광학계가 구성될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 적절한 수의 상기 반사형 렌즈(CM350)들이 조합되어 상기 기판(w) 상에 패턴 이미지를 갖는 반사된 노광광을 전달하는 광 경로가 제공될 수 있다.An optical system in which a plurality of reflective lenses CM350 are combined may be configured to provide an optical path for the reflected EUV light to reach the substrate w. In some embodiments, an appropriate number of the reflective lenses CM350 may be combined to provide an optical path for transmitting the reflected exposure light having a pattern image on the substrate w.

일부 실시예들에 있어서, 상기 반사형 마스크(R)는 마스크 스테이지(CM360)에 장착될 수 있다. 또한 상기 마스크 스테이지(CM360)는 장착된 반사형 마스크(R)를, 예컨대 펠티어(Peltier) 효과로 냉각할 수 있는 냉각부를 포함할 수 있다. In some embodiments, the reflective mask R may be mounted on the mask stage CM360. Also, the mask stage CM360 may include a cooling unit capable of cooling the mounted reflective mask R, for example, by a Peltier effect.

또, 상기 반사형 렌즈(CM350)들 중 적어도 하나의 배후에는 상기 반사형 렌즈(CM350)를, 예컨대 펠티어(Peltier) 효과로 냉각할 수 있는 렌즈 냉각부(CM370)가 제공될 수 있다.Also, a lens cooling unit CM370 capable of cooling the reflective lens CM350 by, for example, a Peltier effect may be provided behind at least one of the reflective lenses CM350.

다시 도 2를 참조하면, 상기 챔버 모듈(26)들은, 노광된 상기 포토레지스트의 표면에 현상제를 제공하도록 구성된 제 4 챔버 모듈(CM4)을 포함할 수 있다.Referring back to FIG. 2 , the chamber modules 26 may include a fourth chamber module CM4 configured to provide a developer to the exposed surface of the photoresist.

상기 현상제는 스핀 코팅 등의 방법에 의하여 상기 포토레지스트 표면에 제공될 수 있다.The developer may be provided on the surface of the photoresist by a method such as spin coating.

상기 현상제는 예를 들면 비극성의 유기 용매일 수 있다. 예를 들면, 상기 현상제는 상기 포토레지스트의 가용성 영역을 선택적으로 제거할 수 있는 현상제일 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 현상제는 방향족 탄화수소(aromatic hydrocarbon), 시클로헥산(cyclohexane), 시클로헥사논(cyclohexanone), 비고리형 또는 고리형의 에테르류, 아세테이트류, 프로피오네이트류, 부티레이트류, 락테이트류, 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 상기 현상제로서 nBA (n-butyl acetate), PGME (propylene glycol methyl ether), PGMEA (propylene glycol methyl ether acetate), GBL (γ-butyrolactone), IPA (isopropanol) 등이 사용될 수 있다.The developer may be, for example, a non-polar organic solvent. For example, the developer may be a developer capable of selectively removing soluble regions of the photoresist. In some embodiments, the developer is an aromatic hydrocarbon, cyclohexane, cyclohexanone, acyclic or cyclic ethers, acetates, propionates, butyrates. , lactates, or a combination thereof. For example, n-butyl acetate (nBA), propylene glycol methyl ether (PGME), propylene glycol methyl ether acetate (PGMEA), γ-butyrolactone (GBL), isopropanol (IPA), etc. may be used as the developer.

상기 챔버 모듈(26)들은, 상기 제 4 챔버 모듈(CM4)로부터 상기 기판을 이송받고, 이송받은 상기 기판에 제 1 온도의 초임계 유체 및 상기 제 1 온도와 상이한 제 2 온도의 초임계 유체를 순차적으로 공급하도록 구성된 제 5 챔버 모듈(CM5)을 포함할 수 있다.The chamber modules 26 receive the substrate from the fourth chamber module CM4, and apply a supercritical fluid of a first temperature and a supercritical fluid of a second temperature different from the first temperature to the transferred substrate. It may include a fifth chamber module CM5 configured to sequentially supply.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제 5 챔버 모듈(CM5)을 나타낸 개략도이다.4 is a schematic diagram illustrating a fifth chamber module CM5 according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 상기 제 5 챔버 모듈(CM5)은 기판(W)을 처리할 수 있는 처리 챔버(530), 상기 처리 챔버(530)에 제 1 조건의 초임계 유체를 공급하도록 구성된 제 1 공급 장치(510), 상기 처리 챔버(530)에 제 2 조건의 초임계 유체를 공급하도록 구성된 제 2 공급 장치(520), 상기 초임계 유체를 상기 처리 챔버(530)로부터 배출할 수 있는 배출 장치(560), 및 상기 제 1 공급 장치(510), 상기 제 2 공급 장치(520), 및 상기 배출 장치(560)의 동작을 제어하도록 구성된 제어 장치(540)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4 , the fifth chamber module CM5 includes a processing chamber 530 capable of processing a substrate W, and a first configured to supply a supercritical fluid of a first condition to the processing chamber 530 . a supply device 510 , a second supply device 520 configured to supply a supercritical fluid of a second condition to the processing chamber 530 , and a discharge device capable of discharging the supercritical fluid from the processing chamber 530 . 560 , and a control device 540 configured to control the operation of the first feeding device 510 , the second feeding device 520 , and the discharging device 560 .

상기 처리 챔버(530)는 베셀(531), 기판(W)을 지지할 수 있는 지지대(533), 차단 플레이트(536)를 포함할 수 있다.The processing chamber 530 may include a vessel 531 , a support 533 capable of supporting the substrate W, and a blocking plate 536 .

상기 베셀(531)은 기판(W)을 처리할 수 있는 처리 공간(PS)을 제공할 수 있다. 예를 들면, 상기 처리 공간(PS)에서는 초임계 유체를 이용하여 기판(W)을 건조시키는 건조 공정이 수행될 수 있다. 상기 베셀(531)은 초임계 유체의 임계 압력 이상의 고압을 견딜 수 있는 소재로 이루어질 수 있다.The vessel 531 may provide a processing space PS capable of processing the substrate W. For example, a drying process of drying the substrate W using a supercritical fluid may be performed in the processing space PS. The vessel 531 may be made of a material capable of withstanding a high pressure greater than or equal to the critical pressure of the supercritical fluid.

상기 베셀(531)은 상부 베셀(531U), 하부 베셀(531L), 제 1 공급 포트(538), 제 2 공급 포트(535), 및 배기 포트(539)를 포함할 수 있다.The vessel 531 may include an upper vessel 531U, a lower vessel 531L, a first supply port 538 , a second supply port 535 , and an exhaust port 539 .

상부 베셀(531U) 및 하부 베셀(531L)은 처리 공간(PS)을 밀폐하는 폐쇄 위치와 상기 처리 공간(PS)을 대기에 개방하는 개방 위치 사이를 전환 가능하도록 상호 개폐 가능하게 결합될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 하부 베셀(531L)은 상부가 개방된 공간을 형성하며, 상부 베셀(531U)은 하부 베셀(531L)의 상기 공간을 덮도록 상부 베셀(531U) 상에 결합될 수 있다. 이 경우, 상부 베셀(531U)은 대체로 베셀(531)의 상부벽을 구성하고, 하부 베셀(531L)은 대체로 베셀(531)의 바닥벽 및 측벽을 구성할 수 있다. 다만, 다른 실시예들에 있어서, 상부 베셀(531U)이 대체로 베셀(531)의 상부벽 및 측벽을 구성하고, 하부 베셀(531L)이 베셀(531)의 바닥벽을 구성할 수도 있다. 또는, 상부 베셀(531U) 및 하부 베셀(531L)이 함께 베셀(531)의 측벽을 구성할 수도 있다.The upper vessel 531U and the lower vessel 531L may be coupled to each other so as to be switchable between a closed position for sealing the processing space PS and an open position for opening the processing space PS to the atmosphere. In some embodiments, the lower vessel 531L forms a space with an open top, and the upper vessel 531U may be coupled to the upper vessel 531U to cover the space of the lower vessel 531L. . In this case, the upper vessel 531U may generally constitute an upper wall of the vessel 531 , and the lower vessel 531L may generally constitute a bottom wall and sidewalls of the vessel 531 . However, in other embodiments, the upper vessel 531U may generally constitute an upper wall and sidewalls of the vessel 531 , and the lower vessel 531L may constitute a bottom wall of the vessel 531 . Alternatively, the upper vessel 531U and the lower vessel 531L may together form a sidewall of the vessel 531 .

일부 실시예들에 있어서, 상기 베셀(531)의 폐쇄 위치 및 개방 위치 사이의 전환은 상기 상부 베셀(531U) 및/또는 상기 하부 베셀(531L)의 상승 또는 하강을 실행하는 승강부재, 이들의 움직임을 구동하는 구동 부재, 및 이들의 움직임을 제어하는 제어기에 의하여 수행될 수 있다.In some embodiments, the transition between the closed position and the open position of the vessel 531 is a lifting member that causes the upper vessel 531U and/or the lower vessel 531L to rise or lower, and movement thereof It may be performed by a driving member that drives the , and a controller that controls their movement.

상기 차단 플레이트(536)는 제 1 공급 장치(510) 및 제 2 공급 장치(520)를 통해 공급되는 초임계 유체가 기판(W)에 직접 분사되는 것을 차단할 수 있다. 예컨대, 차단 플레이트(536)는 제1 공급 포트(538)와 기판 지지부(533) 사이에 배치되어, 제1 공급 포트(538)로부터 분사된 초임계 유체가 기판 지지부(533)에 지지된 기판(W)으로 직접 분사되는 것을 차단할 수 있다. 예컨대, 제1 공급 포트(538)로부터 분사되어 차단 플레이트(536)에 도달한 초임계 유체는 차단 플레이트(536)의 표면을 따라서 이동한 후에, 기판 지지부(533)에 지지된 기판(W)으로 도달할 수 있다. The blocking plate 536 may block the supercritical fluid supplied through the first supply device 510 and the second supply device 520 from being directly sprayed onto the substrate W. For example, the blocking plate 536 is disposed between the first supply port 538 and the substrate support 533 so that the supercritical fluid injected from the first supply port 538 is supported on the substrate support 533 ( W) can block direct spraying. For example, the supercritical fluid injected from the first supply port 538 and reaching the blocking plate 536 moves along the surface of the blocking plate 536 and then to the substrate W supported by the substrate support 533 . can be reached

차단 플레이트(536)는 기판(W)에 대응하는 형상을 가질 수 있으며, 예컨대 원반 형상을 가질 수 있다. 차단 플레이트(536)는 초임계 유체가 기판(W)에 직접 분사되는 것을 효과적으로 차단하기 위하여 기판(W)의 반경과 동일하거나 또는 기판(W) 보다 큰 반경을 가지도록 구성될 수 있다. 또는, 차단 플레이트(536)는 기판(W) 보다 작은 반경을 가지도록 구성되어 초임계 유체가 비교적 쉽게 기판(W)으로 도달하도록 구성될 수도 있다.The blocking plate 536 may have a shape corresponding to the substrate W, for example, may have a disk shape. The blocking plate 536 may be configured to have a radius equal to or greater than the radius of the substrate W in order to effectively block the supercritical fluid from being directly injected onto the substrate W. Alternatively, the blocking plate 536 may be configured to have a smaller radius than the substrate W so that the supercritical fluid reaches the substrate W relatively easily.

일부 실시예들에 있어서, 차단 플레이트(536)는 하부 베셀(531L) 상에 배치되고, 지지체(537)에 의하여 하부 베셀(531L)의 표면으로부터 소정 거리 이격될 수 있다. 하부 베셀(531L)에 형성된 제1 공급 포트(538) 및/또는 배기 포트(539)는 차단 플레이트(536)에 수직으로 오버랩될 수 있다. 이 경우, 차단 플레이트(536)는 제1 공급 포트(538)로부터 분사된 초임계 유체가 차단 플레이트(536)의 표면을 따르는 소정의 스트림(stream)을 가지면서 기판 지지부(533)에 지지된 기판(W)으로 도달하도록 할 수 있다. 또한, 차단 플레이트(536)는 베셀(530) 내부의 유체가 차단 플레이트(536)의 표면을 따라서 배기 포트(539)로 이어지는 소정의 스트림을 가지면서 배기 포트(539)를 통해 배출되도록 할 수 있다.In some embodiments, the blocking plate 536 may be disposed on the lower vessel 531L, and may be spaced apart from the surface of the lower vessel 531L by a predetermined distance by the support 537 . The first supply port 538 and/or the exhaust port 539 formed in the lower vessel 531L may vertically overlap the blocking plate 536 . In this case, the blocking plate 536 is a substrate supported on the substrate support 533 while the supercritical fluid injected from the first supply port 538 has a predetermined stream along the surface of the blocking plate 536 . (W) can be reached. The barrier plate 536 may also allow the fluid inside the vessel 530 to exit through the exhaust port 539 while having a predetermined stream leading to the exhaust port 539 along the surface of the barrier plate 536 . .

일부 실시예들에 있어서, 상기 제 1 공급 장치(510)는 상기 초임계 유체를 제 1 조건으로 유지할 수 있는 제 1 저장 탱크(512), 상기 제 1 저장 탱크(512)와 상기 처리 챔버(530)를 연결하는 제 1 공급 도관(514), 및 상기 제 1 공급 도관(514)을 통하여 유동하는 상기 초임계 유체의 흐름을 조절할 수 있는 제 1 제어 밸브(516)를 포함할 수 있다.In some embodiments, the first supply device 510 includes a first storage tank 512 capable of maintaining the supercritical fluid in a first condition, the first storage tank 512 and the processing chamber 530 . ) may include a first supply conduit 514 connecting them, and a first control valve 516 capable of regulating the flow of the supercritical fluid flowing through the first supply conduit 514 .

일부 실시예들에 있어서, 상기 제 2 공급 장치(520)는 상기 초임계 유체를 제 2 조건으로 유지할 수 있는 제 2 저장 탱크(522), 상기 제 2 저장 탱크(522)와 상기 처리 챔버(530)를 연결하는 제 2 공급 도관(524), 및 상기 제 2 공급 도관(524)을 통하여 유동하는 상기 초임계 유체의 흐름을 조절할 수 있는 제 2 제어 밸브(526) 및 제 3 제어 밸브(525)를 포함할 수 있다.In some embodiments, the second supply device 520 includes a second storage tank 522 capable of maintaining the supercritical fluid in a second condition, the second storage tank 522 and the processing chamber 530 . ) connecting a second supply conduit 524, and a second control valve 526 and a third control valve 525 capable of regulating the flow of the supercritical fluid flowing through the second supply conduit 524. may include

상기 초임계 유체는 초임계 상태의 이산화탄소일 수 있다. 도 5는 이산화탄소의 상 다이어그램(phase diagram)이다.The supercritical fluid may be carbon dioxide in a supercritical state. 5 is a phase diagram of carbon dioxide.

도 5를 참조하면, 이산화탄소의 삼중점(triple point)의 온도는 -56.6℃이고 압력은 5.1 bar이다. 또한 이산화탄소의 임계 온도는 31.0℃이고 임계 압력은 73.8 bar이다. 이산화탄소는 임계 온도와 임계 압력이 비교적 낮기 때문에 초임계 상태로 만들기 용이하고 가격이 저렴하다. 또한 이산화탄소는 무독성으로서 인체에 무해하고, 불연성, 화학적 비활성의 특성을 지닌다. 초임계 상태의 이산화탄소는 물이나 기타 유기 용매에 비하여 확산 계수가 약 10 배 내지 약 100 배 더 크기 때문에 신속하게 침투하여 유기 용매를 빠르게 치환할 수 있고, 표면장력이 거의 없어 미세한 회로패턴을 갖는 기판의 건조에 유리하게 이용될 수 있다. 뿐만 아니라 이산화탄소는 다양한 화학 반응의 부산물로서 얻어지는 것을 재활용할 수 있고, 초임계 건조 공정에 사용한 후 이를 기체로 전환시켜 유기 용매로부터 분리하면 유기 용매를 손쉽게 재활용할 수 있다는 점에서 친환경적이다.Referring to FIG. 5 , the temperature of the triple point of carbon dioxide is -56.6° C. and the pressure is 5.1 bar. In addition, the critical temperature of carbon dioxide is 31.0° C. and the critical pressure is 73.8 bar. Since carbon dioxide has a relatively low critical temperature and critical pressure, it is easy to make it into a supercritical state and is inexpensive. In addition, carbon dioxide is non-toxic and harmless to the human body, and has the characteristics of non-combustibility and chemical inertness. Since carbon dioxide in a supercritical state has a diffusion coefficient that is about 10 to about 100 times greater than that of water or other organic solvents, it can quickly penetrate and replace the organic solvent, and the substrate having a fine circuit pattern due to little surface tension It can be advantageously used for drying of In addition, carbon dioxide can be recycled as a by-product of various chemical reactions, and it is eco-friendly in that the organic solvent can be easily recycled if it is converted into a gas after being used in the supercritical drying process and separated from the organic solvent.

도 5에 표시된 바와 같이 임계 온도와 임계 압력보다 큰 온도와 압력을 갖는 상태를 초임계상태라고 하며, 이는 기체에 유사한 성질, 예컨대 위에서 설명한 바와 같은 매우 낮은 표면 장력, 및 액체에 유사한 성질, 예컨대 우수한 세정력 및 치환력을 갖는다.As shown in FIG. 5, a state having a temperature and pressure greater than the critical temperature and pressure is called a supercritical state, which has properties similar to gas, such as very low surface tension as described above, and properties similar to liquids, such as excellent It has cleaning power and substitution power.

상기 제 1 조건과 상기 제 2 조건은 각각 초임계상태이며, 제 1 조건과 제 2 조건은 온도와 압력 중 적어도 하나에 있어서 차이가 있다. 상기 제 1 조건의 온도보다 상기 제 2 온도가 더 높으며, 이하에서 더욱 상세하게 설명한다.The first condition and the second condition are each a supercritical state, and there is a difference between the first condition and the second condition in at least one of temperature and pressure. The second temperature is higher than the temperature of the first condition, which will be described in more detail below.

도 6은 상기 제 1 조건과 상기 제 2 조건을 온도-압력 좌표 평면 상에 나타낸 차트이다. 도 6의 가로축과 세로축은 숫자에 비례하여 스케일링하는 것은 아니다.6 is a chart showing the first condition and the second condition on a temperature-pressure coordinate plane. The horizontal and vertical axes of FIG. 6 are not scaled in proportion to numbers.

도 6을 참조하면, 상기 제 1 조건의 온도는 약 35 ℃ 내지 약 70 ℃, 상기 제 1 조건의 압력은 약 75 bar 내지 약 90 bar일 수 있으며, 제 1 영역(Z1) 내의 임의의 상태로 정의될 수 있다. 또, 상기 제 2 조건의 온도는 약 70 ℃ 내지 약 120 ℃, 상기 제 2 조건의 압력은 약 80 bar 내지 약 150 bar일 수 있으며, 제 2 영역(Z2) 내의 임의의 상태로 정의될 수 있다.Referring to FIG. 6 , the temperature of the first condition may be from about 35° C. to about 70° C., and the pressure of the first condition may be from about 75 bar to about 90 bar, in an arbitrary state in the first region Z1. can be defined. In addition, the temperature of the second condition may be about 70° C. to about 120° C., and the pressure of the second condition may be about 80 bar to about 150 bar, and may be defined as an arbitrary state in the second region Z2. .

다시 도 4를 참조하면, 상기 제 1 공급 도관(514)은 상기 처리 챔버(530)의 저부에 연결될 수 있고, 상기 제 2 공급 도관(524)은 상기 처리 챔버(530)의 상부에 연결될 수 있다. Referring back to FIG. 4 , the first supply conduit 514 may be connected to the bottom of the processing chamber 530 , and the second supply conduit 524 may be connected to the top of the processing chamber 530 . .

일부 실시예들에 있어서, 상기 제 1 공급 도관(514)은 상기 처리 챔버(530)의 상부에 연결될 수 있고, 상기 제 2 공급 도관(524)은 상기 처리 챔버(530)의 저부에 연결될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 제 1 공급 도관(514)과 상기 제 2 공급 도관(524)은 상기 처리 챔버(530)의 저부에 연결될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 제 1 공급 도관(514)과 상기 제 2 공급 도관(524)은 상기 처리 챔버(530)의 상부에 연결될 수 있다. In some embodiments, the first supply conduit 514 may be connected to the top of the processing chamber 530 , and the second supply conduit 524 may be connected to the bottom of the processing chamber 530 . . In some embodiments, the first supply conduit 514 and the second supply conduit 524 may be connected to the bottom of the processing chamber 530 . In some embodiments, the first supply conduit 514 and the second supply conduit 524 may be connected to an upper portion of the processing chamber 530 .

상기 배출 장치(560)는 상기 처리 챔버(530)의 내부 공간의 유체를 강제로 배출할 수 있는 배기펌프(564) 및 상기 배기펌프(564)에 연결된 제 1 배출 도관(562)을 포함할 수 있다. 또, 상기 배출 장치(560)는 상기 처리 챔버(530)의 내부 공간의 유체가 자발적으로 배출될 수 있는 제 2 배출 도관(563)을 포함할 수 있다.The exhaust device 560 may include an exhaust pump 564 capable of forcibly discharging the fluid in the internal space of the processing chamber 530 and a first exhaust conduit 562 connected to the exhaust pump 564 . there is. Also, the discharge device 560 may include a second discharge conduit 563 through which the fluid in the internal space of the processing chamber 530 may be discharged spontaneously.

상기 제 1 배출 도관(562)과 상기 제 2 배출 도관(563)에는 이들을 통하여 유동하는 유체의 흐름을 조절할 수 있는 제 4 제어 밸브(565) 및 제 5 제어 밸브(567)가 각각 제공될 수 있다.The first discharge conduit 562 and the second discharge conduit 563 may be provided with a fourth control valve 565 and a fifth control valve 567 capable of regulating the flow of a fluid flowing therethrough, respectively. .

상기 배출 장치(560)는 상기 처리 챔버(530)의 출구에서의 현상제의 농도를 측정할 수 있는 농도 측정 장치(550)를 더 포함할 수 있다.The discharging device 560 may further include a concentration measuring device 550 capable of measuring the concentration of the developer at the outlet of the processing chamber 530 .

상기 제 5 챔버 모듈(CM5)은 상기 처리 챔버(530) 내에 퍼지(purge) 가스를 공급할 수 있는 퍼지 가스 공급 장치(570)를 더 포함할 수 있다.The fifth chamber module CM5 may further include a purge gas supply device 570 capable of supplying a purge gas into the processing chamber 530 .

상기 퍼지 가스 공급 장치(570)는 외부의 퍼지 가스 소스로부터 퍼지 가스 공급 도관(574)을 통하여 상기 처리 챔버(530)에 퍼지 가스를 공급하도록 구성될 수 있다. 도 4에서는 퍼지 가스와 제 2 공급 도관(524)을 통해 공급되는 초임계 유체가 동일한 매니폴드(manifold)로 공급된 후 처리 챔버(530)로 도입되는 것으로 도시되었으나 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 퍼지 가스가 직접 처리 챔버(530)에 공급될 수 있도록 상기 퍼지 가스 공급 도관(574)은 상기 처리 챔버(530)에 직접 연결될 수 있다.The purge gas supply device 570 may be configured to supply a purge gas from an external purge gas source to the processing chamber 530 through a purge gas supply conduit 574 . 4 shows that the purge gas and the supercritical fluid supplied through the second supply conduit 524 are supplied to the same manifold and then introduced into the processing chamber 530, but the present invention is not limited thereto. not. In some embodiments, the purge gas supply conduit 574 may be connected directly to the processing chamber 530 so that the purge gas may be directly supplied to the processing chamber 530 .

상기 퍼지 가스는 헬륨(He), 네온(Ne), 아르곤(Ar), 질소(N2)와 같이 불활성이거나 화학적 활성이 현저히 낮은 임의의 가스일 수 있다. 상기 퍼지 가스 공급 도관(574)에는 이를 통하여 유동하는 퍼지 가스의 흐름을 조절할 수 있는 제 6 제어 밸브(576)가 제공될 수 있다. The purge gas may be any gas having inert or significantly low chemical activity, such as helium (He), neon (Ne), argon (Ar), or nitrogen (N 2 ). A sixth control valve 576 capable of controlling the flow of the purge gas flowing through the purge gas supply conduit 574 may be provided.

상기 제1, 제2, 제3, 제4, 제5 및 제6 제어 밸브들(516, 526, 525, 565, 567, 576)은 각각 제어 장치(540)에 연결되어 개폐가 제어될 수 있다. 상기 제어 장치(540)는 로직 회로를 포함하는 하드웨어, 프로세서 실행 소프트웨어와 같은 하드웨어/소프트웨어 조합, 또는 이들의 조합과 같은 처리 회로(processing circuitry)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 더 구체적으로 상기 처리 회로는 중앙처리부(central processing unit, CPU), 연산 논리부(arithmetic logic unit, ALU), 디지털 신호 처리부, 마이크로컴퓨터, 시스템-온-칩(System-on-Chip, SoC), 현장 프로그래머블 게이트 어레이(field programmable gate array, FPGA), 프로그래머블 로직 유닛, 마이크로프로세서, 용도 특정 집적 회로(application-specific integrated circuit, ASIC) 등을 포함할 수 있으며, 이들에 한정되는 것은 아니다.The first, second, third, fourth, fifth, and sixth control valves 516 , 526 , 525 , 565 , 567 , and 576 may be connected to a control device 540 to control opening and closing. . The control device 540 may include processing circuitry such as hardware including logic circuitry, a hardware/software combination such as processor-executed software, or a combination thereof. For example, more specifically, the processing circuit may include a central processing unit (CPU), an arithmetic logic unit (ALU), a digital signal processing unit, a microcomputer, a System-on-Chip (System-on-Chip). , SoC), field programmable gate array (FPGA), programmable logic unit, microprocessor, application-specific integrated circuit (ASIC), etc. .

일부 실시예들에 있어서, 상기 제어 장치(540)는 도 1의 반도체 제조 장비(1)를 제어하는 제어 장치일 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 제어 장치(540)는 도 1의 반도체 제조 장비(1)를 제어하는 제어 장치를 마스터 제어 장치로 하고, 상기 마스터 제어 장치에 연결된 슬레이브 제어 장치일 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 제어 장치(540)는 도 1의 반도체 제조 장비(1)를 제어하는 제어 장치에 캐스케이드 방식으로 연결된 제어 장치일 수 있다.In some embodiments, the control device 540 may be a control device for controlling the semiconductor manufacturing equipment 1 of FIG. 1 . In some embodiments, the control device 540 may use a control device for controlling the semiconductor manufacturing equipment 1 of FIG. 1 as a master control device, and may be a slave control device connected to the master control device. In some embodiments, the control device 540 may be a control device connected to the control device for controlling the semiconductor manufacturing equipment 1 of FIG. 1 in a cascade manner.

이하에서 상기 처리 챔버(530)에 대한 초임계 유체 및 퍼지 가스의 공급, 상기 처리 챔버(530) 내부의 유체의 배출은, 다른 언급이 없는 한 모두 상기 제어 장치(540)의 제어에 의하여 제어된다.Hereinafter, the supply of the supercritical fluid and the purge gas to the processing chamber 530 and the discharge of the fluid inside the processing chamber 530 are all controlled by the control device 540 unless otherwise specified. .

도 7은 EUV에 의하여 노광된 도 5의 기판(W) 상의 포토레지스트가 현상된 후, 현상제를 세정하여 제거 및 건조시키기 위해 초임계 유체를 공급하는 방법의 일 실시예를 나타낸 개략적인 차트이다.FIG. 7 is a schematic chart illustrating an embodiment of a method of supplying a supercritical fluid to rinse, remove, and dry a developer after the photoresist on the substrate W of FIG. 5 exposed by EUV is developed. .

도 4 및 도 7을 함께 참조하면, 제 1 공급 장치(510)로부터 처리 챔버(530)로 제 1 조건의 초임계 유체를 공급한다. 이 때 단열팽창(adiabatic expansion)으로 인해 초임계 유체의 온도가 다소 감소할 수 있다. 상기 제 1 공급 장치(510)로부터 처리 챔버(530)로 제 1 조건의 초임계 유체를 공급하기 위하여 상기 제어 장치(540)는 제 1 제어 밸브(516)를 개방할 수 있다.4 and 7 together, the supercritical fluid of a first condition is supplied from the first supply device 510 to the processing chamber 530 . At this time, the temperature of the supercritical fluid may decrease somewhat due to adiabatic expansion. In order to supply the supercritical fluid of a first condition from the first supply device 510 to the processing chamber 530 , the control device 540 may open the first control valve 516 .

이 때 현상제의 일부가 제거되며, 제거된 현상제는 초임계 유체 쪽으로 전달될 수 있다. 또한 초임계 유체의 일부가 현상제 내부로 확산될 수 있다. 도 2를 참조하여 위에서 설명한 현상제들은 이산화탄소와의 상용성(相溶性, miscibility)이 우수하기 때문에 초임계 상태의 이산화탄소는 비교적 용이하게 현상제 내부로 확산될 수 있다.At this time, a part of the developer is removed, and the removed developer may be transferred to the supercritical fluid. Also, a portion of the supercritical fluid may diffuse into the developer. Since the developers described above with reference to FIG. 2 have excellent compatibility with carbon dioxide, carbon dioxide in a supercritical state may be relatively easily diffused into the developer.

이상의 과정에 의하여 포토레지스트 표면 상에 제공된 현상제의 층 내의 현상제의 농도를 저하시킬 수 있다. 만일, 비교적 저온의 (즉, 제 1 조건의) 초임계 유체를 공급하지 않고, 비교적 고온의 (즉, 제 2 조건의) 초임계 유체를 바로 공급하면 현상제의 농도가 높은 (따라서 현상제의 활성이 아직 높은) 상태에서 포토레지스트가 불필요하게 많이 제거될 수 있고, 그에 의하여 유기 파티클이 발생 빈도가 높아질 수 있다.By the above process, the concentration of the developer in the layer of the developer provided on the photoresist surface can be lowered. If a relatively high temperature (ie, second condition) supercritical fluid is directly supplied without supplying the relatively low temperature (ie, first condition) supercritical fluid, the concentration of the developer is high (and thus the developer In a state where the activity is still high), the photoresist may be removed unnecessarily, thereby increasing the frequency of generation of organic particles.

이후 제 2 공급 장치(520)로부터 처리 챔버(530)로 제 2 조건의 초임계 유체를 공급한다. 제 2 조건의 온도와 압력은 제 1 조건의 온도와 압력보다 더 높기 때문에 처리 챔버(530) 내부의 압력과 온도는 꾸준히 상승할 수 있다. 상기 제 2 공급 장치(520)로부터 처리 챔버(530)로 제 2 조건의 초임계 유체를 공급하기 위하여 상기 제어 장치(540)는 제 1 제어 밸브(516)를 차단하고 제 3 제어 밸브(525)를 개방할 수 있다. 이 경우 상기 제 2 조건의 초임계 유체는 상기 처리 챔버(530)의 하부에 위치하는 제 1 공급 포트(538)를 통하여 상기 처리 공간(PS)으로 공급될 수 있다.Thereafter, the supercritical fluid of the second condition is supplied from the second supply device 520 to the processing chamber 530 . Since the temperature and pressure of the second condition are higher than the temperature and pressure of the first condition, the pressure and temperature inside the processing chamber 530 may steadily increase. In order to supply the supercritical fluid of the second condition from the second supply device 520 to the processing chamber 530 , the control device 540 shuts off the first control valve 516 and the third control valve 525 . can be opened In this case, the supercritical fluid of the second condition may be supplied to the processing space PS through the first supply port 538 positioned below the processing chamber 530 .

일부 실시예들에 있어서, 상기 제 2 공급 장치(520)로부터 처리 챔버(530)로 제 2 조건의 초임계 유체를 공급하기 위하여 상기 제어 장치(540)는 제 1 제어 밸브(516)를 차단하고 제 2 제어 밸브(526)를 개방할 수 있다.In some embodiments, the control device 540 shuts off the first control valve 516 to supply a supercritical fluid of a second condition from the second supply device 520 to the processing chamber 530 , and The second control valve 526 may be opened.

상기 처리 챔버(530) 내부의 온도와 압력이 상태 A에 도달하면 상기 처리 챔버(530) 내부의 압력을 낮추기 위하여 제 5 제어 밸브(567)을 개방할 수 있다. 상기 제 5 제어 밸브(567)를 개방하면, 상기 처리 챔버(530) 내부의 압력이 높기 때문에 처리 챔버(530) 내부의 유체가 상기 제 2 배출 도관(563)을 통해 자발적으로 배출될 수 있다. 상기 처리 챔버(530) 내부의 유체가 배출됨에 따라 처리 챔버(530) 내부의 압력이 낮아짐은 물론 단열 팽창으로 인해 온도도 낮아져 상태 B에 이를 수 있다.When the temperature and pressure inside the processing chamber 530 reach the state A, the fifth control valve 567 may be opened to decrease the pressure inside the processing chamber 530 . When the fifth control valve 567 is opened, the fluid inside the processing chamber 530 may be spontaneously discharged through the second discharge conduit 563 because the pressure inside the processing chamber 530 is high. As the fluid inside the processing chamber 530 is discharged, the pressure inside the processing chamber 530 may decrease, and the temperature may also decrease due to adiabatic expansion to reach state B.

다시 말해, 상태 A의 온도 T1에 비하여 상태 B의 온도 T2가 더 낮고, 상태 A의 압력 P1에 비하여 상태 B의 압력 P2가 더 낮다.In other words, the temperature T 2 of the state B is lower than the temperature T 1 of the state A, and the pressure P 2 of the state B is lower than the pressure P 1 of the state A.

이후 상기 처리 챔버(530) 내부의 온도와 압력이 상태 B에 도달하면 상기 제 5 제어 밸브(567)를 폐쇄하고, 상기 제 2 공급 장치(520)로부터 처리 챔버(530)로 제 2 조건의 초임계 유체를 공급한다. 상기 초임계 유체의 공급은 상태 A(또는 그 근처)에 도달할 때까지 이루어질 수 있으며 그에 의하여 상기 처리 챔버(530)의 내부의 온도와 압력이 상승할 수 있다. 이 때 상기 제 2 공급 장치(520)로부터 처리 챔버(530)로 제 2 조건의 초임계 유체를 공급하기 위하여 상기 제어 장치(540)는 제 5 제어 밸브(567)를 차단하고 제 2 제어 밸브(526)를 개방할 수 있다.Thereafter, when the temperature and pressure inside the processing chamber 530 reach state B, the fifth control valve 567 is closed, and the second condition is passed from the second supply device 520 to the processing chamber 530 . Critical fluid is supplied. The supercritical fluid may be supplied until the state A (or near it) is reached, thereby increasing the temperature and pressure inside the processing chamber 530 . At this time, in order to supply the supercritical fluid of the second condition from the second supply device 520 to the processing chamber 530 , the control device 540 shuts off the fifth control valve 567 and closes the second control valve ( 526) can be opened.

도 7에 도시된 바와 같이 상태 A에서 상태 B로 이행한 후 다시 상태 A로 이행하는 것을 하나의 사이클로 정의할 수 있다. 상기 사이클이 2회 이상 반복 수행되면서 고온의 초임계 유체에 의하여 현상제가 깨끗하게 제거될 수 있다. 앞서 저온의 (즉, 제 1 조건의) 초임계 유체에 의하여 현상제의 농도가 낮아져 있기 때문에 고온의 초임계 유체가 공급되더라도 현상제의 활성이 제한된다. 그에 의하여 포토레지스트가 추가적으로 제거되는 정도는 미미하고, 그 결과 유기 파티클의 발생이 현저히 저감될 수 있다.As shown in FIG. 7 , transition from state A to state B and then to state A again may be defined as one cycle. As the cycle is repeated two or more times, the developer may be cleanly removed by the high-temperature supercritical fluid. Since the concentration of the developer is lowered by the supercritical fluid of low temperature (that is, under the first condition), the activity of the developer is limited even when the supercritical fluid of high temperature is supplied. Thereby, the degree to which the photoresist is additionally removed is insignificant, and as a result, the generation of organic particles can be significantly reduced.

또, 현상제가 기화되어 혼합된 초임계 유체를 배출하고(상태 A → 상태 B), 순수한 초임계 유체를 추가 공급함으로써(상태 B → 상태 A) 현상제가 초임계 유체 쪽으로 지속적으로 기화 및 제거될 수 있다.In addition, the developer vaporizes and discharges the mixed supercritical fluid (state A → state B), and by additionally supplying pure supercritical fluid (state B → state A), the developer can be continuously vaporized and removed toward the supercritical fluid. there is.

상기 기판 상의 현상제를 모두 제거하기 위하여 상기 사이클이 2회 내지 15회 수행될 수 있다. 상기 사이클이 1회만 수행되면 현상제가 모두 제거되지 않고 잔존할 수 있다. 기판 상의 현상제를 모두 제거하는 데 있어서 필요한 사이클은 15회 정도면 충분하기 때문에 상기 사이클이 15회보다 더 많이 수행되면 제조비용이 상승하고 경제적으로 불리할 수 있다.The cycle may be performed 2 to 15 times to remove all of the developer on the substrate. If the cycle is performed only once, the developer may remain without being completely removed. Since 15 cycles are sufficient to remove all the developer on the substrate, if the cycle is performed more than 15 times, the manufacturing cost may increase and economically disadvantageous.

한 사이클을 수행하는 데 걸리는 시간은 약 3초 내지 약 20초일 수 있다. 상기 한 사이클을 수행하는 데 걸리는 시간이 너무 짧으면 현상제가 제거되는 데 필요한 시간이 확보되지 않아 현상제를 제거하는 데 필요한 사이클의 수가 더 늘어날 수 있다. 상기 한 사이클을 수행하는 데 걸리는 시간이 너무 길면 제조에 너무 오랜 시간이 걸려 경제적으로 불리할 수 있다.The time taken to perform one cycle may be from about 3 seconds to about 20 seconds. If the time taken to perform the above one cycle is too short, the time required for removing the developer may not be secured, and the number of cycles required for removing the developer may further increase. If the time taken to perform one cycle is too long, it may take too long to manufacture, which may be economically disadvantageous.

도 8 및 도 9는 각각 본 발명의 실시예들에 따른 사이클 구성을 개략적으로 나타낸 차트들이다.8 and 9 are charts schematically showing a cycle configuration according to embodiments of the present invention, respectively.

우선 도 8을 참조하면, 상기 사이클은 제 1 온도(T1)와 제 1 압력(P1)을 갖는 상태 A와 제 2 온도(T2)와 제 2 압력(P2)을 갖는 상태 B 사이를 오가도록 구성될 수 있다. 이 때 상기 상태 A와 상태 B는 각각 제 2 영역(Z2)(도 6 참조)에 속하도록 결정될 수 있다.Referring first to FIG. 8 , the cycle is between a state A having a first temperature T 1 and a first pressure P 1 and a state B having a second temperature T 2 and a second pressure P 2 . It can be configured to go back and forth. At this time, the state A and the state B may be determined to belong to the second region Z2 (refer to FIG. 6 ), respectively.

도 9를 참조하면, 상기 사이클은 제 3 온도(T3)와 제 3 압력(P3)을 갖는 상태 A'와 제 4 온도(T4)와 제 4 압력(P4)을 갖는 상태 B' 사이를 오가도록 구성될 수 있다. 이 때 상기 상태 A'는 제 2 영역(Z2)(도 6 참조)에 속하고 상태 B'는 제 1 영역(Z1)(도 6 참조)에 속하도록 결정될 수 있다.Referring to FIG. 9 , the cycle includes a state A' having a third temperature (T 3 ) and a third pressure (P 3 ) and a state B' having a fourth temperature (T 4 ) and a fourth pressure (P 4 ). It can be configured to go back and forth between them. In this case, it may be determined that the state A' belongs to the second region Z2 (refer to FIG. 6) and the state B' belongs to the first region Z1 (refer to FIG. 6).

다시 도 4 및 도 7을 참조하면, 이후 상기 처리 챔버(530) 내의 유체를 제거할 수 있다. 상기 유체를 처리 챔버(530)의 내부 공간으로부터 제거하기 위하여 제 5 제어 밸브(567)를 개방할 수 있다. 그런 다음 상기 처리 챔버(530)의 내부 공간의 압력이 어느 정도 낮아지면 제 4 제어 밸브(565)를 개방하고 배기펌프(564)를 가동하여 처리 챔버(530)의 내부 공간으로부터 유체를 제거할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 제 4 제어 밸브(565) 및 제 5 제어 밸브(567)를 동시에 개방하고 상기 배기펌프(564)를 바로 가동하여 처리 챔버(530)의 내부 공간으로부터 유체를 신속하게 제거할 수 있다. Referring back to FIGS. 4 and 7 , the fluid in the processing chamber 530 may then be removed. The fifth control valve 567 may be opened to remove the fluid from the internal space of the processing chamber 530 . Then, when the pressure in the internal space of the processing chamber 530 is lowered to a certain extent, the fourth control valve 565 is opened and the exhaust pump 564 is operated to remove the fluid from the internal space of the processing chamber 530 . there is. In some embodiments, the fourth control valve 565 and the fifth control valve 567 are simultaneously opened and the exhaust pump 564 is directly operated to rapidly drain the fluid from the interior space of the processing chamber 530 . can be removed

상기 현상제가 충분히 제거되었는지 여부를 확인하기 위하여 상기 농도 측정 장치(550)를 이용하여 현상제의 농도를 측정할 수 있다. 즉, 상기 농도 측정 장치(550)에 의하여 검출된 현상제의 농도가 허용값보다 높으면 상기 제 6 제어 밸브(576)을 개방하여 상기 처리 챔버(530) 내부로 퍼지 가스를 공급할 수 있다. 상기 퍼지 가스의 공급은 상기 농도 측정 장치(550)에서 측정된 현상제의 농도가 허용값보다 낮아질 때까지 수행될 수 있다.In order to check whether the developer has been sufficiently removed, the concentration of the developer may be measured using the concentration measuring device 550 . That is, when the concentration of the developer detected by the concentration measuring device 550 is higher than the allowable value, the sixth control valve 576 may be opened to supply the purge gas into the processing chamber 530 . The supply of the purge gas may be performed until the concentration of the developer measured by the concentration measuring device 550 becomes lower than an allowable value.

도 10a는 기판 상에 패터닝된 물질막을 형성하는 방법의 일 실시예를 나타낸 흐름도이고, 도 10b는 기판 처리 장치에서 현상제를 제거 및 건조시키는 처리 방법의 일 실시예를 나타낸 흐름도이다. 도 11a 내지 도 11j는 기판 상에 패터닝된 물질막을 형성하는 방법의 일 실시예를 나타낸 측단면도들이다.10A is a flowchart illustrating an embodiment of a method of forming a patterned material film on a substrate, and FIG. 10B is a flowchart illustrating an embodiment of a processing method for removing and drying a developer in a substrate processing apparatus. 11A to 11J are side cross-sectional views illustrating an embodiment of a method of forming a patterned material film on a substrate.

도 10a 및 도 11a를 참조하면, 기판(101) 위에 피식각막(110)을 형성할 수 있다(S100).Referring to FIGS. 10A and 11A , a layer to be etched 110 may be formed on the substrate 101 ( S100 ).

상기 기판(101)은 Si (silicon), 예를 들면 결정질 Si, 다결정질 Si, 또는 비결정질 Si을 포함할 수 있다. 다른 일부 실시예에서, 상기 기판(101)은 Ge (germanium)과 같은 반도체, 또는 SiGe (silicon germanium), SiC (silicon carbide), GaAs (gallium arsenide), InAs (indium arsenide), 또는 InP (indium phosphide)와 같은 화합물 반도체를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 기판(101)은 SOI (silicon on insulator) 구조를 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 기판(101)은 BOX 층 (buried oxide layer)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 기판(101)은 도전 영역, 예를 들면 불순물이 도핑된 웰 (well), 또는 불순물이 도핑된 구조물을 포함할 수 있다. The substrate 101 may include silicon (Si), for example, crystalline Si, polycrystalline Si, or amorphous Si. In some other embodiments, the substrate 101 is a semiconductor such as Ge (germanium), or SiGe (silicon germanium), SiC (silicon carbide), GaAs (gallium arsenide), InAs (indium arsenide), or InP (indium phosphide) ) may include a compound semiconductor such as In some embodiments, the substrate 101 may have a silicon on insulator (SOI) structure. For example, the substrate 101 may include a buried oxide layer (BOX). In some embodiments, the substrate 101 may include a conductive region, for example, a well doped with an impurity or a structure doped with an impurity.

또, 상기 기판(101)에는 트랜지스터나 다이오드와 같은 반도체 소자들이 형성되어 있을 수 있다. 또한 상기 기판(101)에는 다수의 배선들이 다층으로 배열되고 이들이 층간절연막에 의하여 전기적으로 분리되어 있을 수 있다.In addition, semiconductor devices such as transistors and diodes may be formed on the substrate 101 . In addition, a plurality of wirings may be arranged in multiple layers on the substrate 101 and may be electrically separated by an interlayer insulating layer.

상기 피식각막(110)은 도전막, 유전막, 절연막, 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 상기 피식각막(110)은 금속, 합금, 금속 탄화물, 금속 질화물, 금속 산질화물, 금속 산탄화물, 반도체, 폴리실리콘, 산화물, 질화물, 산질화물, 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. The layer to be etched 110 may be formed of a conductive layer, a dielectric layer, an insulating layer, or a combination thereof. For example, the etched layer 110 may be made of metal, alloy, metal carbide, metal nitride, metal oxynitride, metal oxycarbide, semiconductor, polysilicon, oxide, nitride, oxynitride, or a combination thereof, The present invention is not limited thereto.

도 10a 및 도 11b를 참조하면, 상기 피식각막(110) 위에 반사방지막(120)을 형성할 수 있다.Referring to FIGS. 10A and 11B , an anti-reflection film 120 may be formed on the etched film 110 .

상기 반사방지막(120)은 후속되는 노광 공정에 있어서 빛의 전반사(total reflection)를 방지할 수 있다. 상기 반사방지막(120)은 흡광 구조를 갖는 유기 성분 및 이를 분산하기 위한 용매를 포함할 수 있다. 상기 흡광 구조는, 예를 들면, 하나 이상의 벤젠 고리 또는 벤젠고리들이 퓨즈된 구조의 탄화수소 화합물일 수 있다.The anti-reflection layer 120 may prevent total reflection of light in a subsequent exposure process. The anti-reflection layer 120 may include an organic component having a light absorption structure and a solvent for dispersing the same. The light absorption structure may be, for example, a hydrocarbon compound having one or more benzene rings or a structure in which benzene rings are fused.

상기 반사방지막(120)은, 예를 들면, 스핀 코팅에 의하여 형성될 수 있다. 그러나 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.The anti-reflection film 120 may be formed by, for example, spin coating. However, the present invention is not limited thereto.

도 10a 및 도 11c를 참조하면, 상기 반사방지막(120) 위에 EUV용 포토레지스트 층(130)을 형성할 수 있다(S200).Referring to FIGS. 10A and 11C , a photoresist layer 130 for EUV may be formed on the anti-reflection layer 120 ( S200 ).

상기 EUV용 포토레지스트 층(130)은 스핀 코팅(spin coating), 스프레이 코팅(spray coating), 딥 코팅(deep coating) 등의 방법에 의하여 형성될 수 있다. 상기 EUV용 포토레지스트 층(130)은, 예를 들면, 약 30 내지 약 150 nm의 두께로 형성될 수 있다. 상기 EUV용 포토레지스트 층(130)을 형성한 후, 약 80 ℃ 내지 약 130 ℃의 온도로 약 40 초 내지 약 100 초 동안 소프트 베이크 (soft bake) 공정을 수행할 수 있다. The EUV photoresist layer 130 may be formed by a method such as spin coating, spray coating, or deep coating. The EUV photoresist layer 130 may be formed to a thickness of, for example, about 30 to about 150 nm. After the EUV photoresist layer 130 is formed, a soft bake process may be performed at a temperature of about 80° C. to about 130° C. for about 40 seconds to about 100 seconds.

상기 EUV용 포토레지스트 층(130)의 물질에 대해서는 도 2를 참조하여 상세하게 설명하였으므로 여기서는 추가적인 설명을 생략한다.Since the material of the EUV photoresist layer 130 has been described in detail with reference to FIG. 2 , an additional description thereof will be omitted.

도 10a 및 도 11d를 참조하면, 도 3에 도시한 것과 같은 EUV 광학계를 이용하여 상기 EUV용 포토레지스트 층(130)을 노광시킬 수 있다(S300).Referring to FIGS. 10A and 11D , the EUV photoresist layer 130 may be exposed using an EUV optical system as shown in FIG. 3 ( S300 ).

사용되는 포토레지스트의 종류에 따라서, 노광된 부분이 현상에 의하여 제거될 수도 있고 노광되지 않은 부분이 현상에 의하여 제거될 수도 있다. 여기서는 노광되지 않은 부분이 추후에 네거티브 톤 현상제(negative tone developer, NTD)에 의하여 제거되는 경우에 대하여 설명한다. 통상의 기술자는 노광된 부분에 추후에 포지티브 톤 현상제(positive tone developer, PTD)에 의하여 제거되는 경우에 대해서도 동일한 방식으로 적용 가능함을 이해할 것이다.Depending on the type of photoresist used, an exposed portion may be removed by development or an unexposed portion may be removed by development. Hereinafter, a case in which an unexposed portion is removed by a negative tone developer (NTD) will be described. A person skilled in the art will understand that the same method is applicable to the case where the exposed portion is later removed by a positive tone developer (PTD).

노광된 상기 EUV용 포토레지스트 층(130')은 노광부(130b)와 비노광부(130a)로 구별될 수 있다. 노광부(130b)는 EUV가 상기 EUV용 포토레지스트 층(130') 내에 함유된 광산발생제로부터 산을 발생시키고, 그에 의하여 감광성 고분자의 탈보호를 가져온다. 반면, 비노광부(130a)는 EUV가 조사되지 않기기 때문에 이러한 화학 반응이 일어나지 않는다.The exposed EUV photoresist layer 130 ′ may be divided into an exposed portion 130b and a non-exposed portion 130a . The exposed portion 130b generates an acid from the photo-acid generator in which EUV is contained in the EUV photoresist layer 130 ′, thereby deprotecting the photosensitive polymer. On the other hand, since the non-exposed portion 130a is not irradiated with EUV, such a chemical reaction does not occur.

상기 감광성 고분자의 탈보호에 의하여, 예를 들면, 노광 전의 에스테르기(-COOR)가 카르복실기(-COOH)로 전환될 수 있다. 상기 에스테르기에 결합된 R은 앞서 설명한 보호기일 수 있다.By deprotection of the photosensitive polymer, for example, an ester group (-COOR) before exposure may be converted into a carboxyl group (-COOH). R bonded to the ester group may be the protecting group described above.

도 10a 및 도 11e를 참조하면, 상기 EUV용 포토레지스트 층(130')을 현상할 수 있다(S400).Referring to FIGS. 10A and 11E , the EUV photoresist layer 130 ′ may be developed ( S400 ).

상기 EUV용 포토레지스트 층(130')은 비극성 유기 용매와 같은 현상제를 이용하여 현상될 수 있다. 현상제와 그의 도포 방법 등에 대해서는 도 2를 참조하여 상세하게 설명하였으므로 여기서는 상세한 설명을 생략한다.The EUV photoresist layer 130 ′ may be developed using a developer such as a non-polar organic solvent. Since the developer and its application method have been described in detail with reference to FIG. 2 , a detailed description thereof will be omitted.

상기 EUV용 포토레지스트 층(130')을 현상하기 위하여 상기 EUV용 포토레지스트 층(130') 위에 현상제 층(140)이 형성될 수 있다. 상기 현상제 층(140)의 현상제는 EUV에 노광되지 않고 보호기를 유지하고 있는 폴리머들과의 상용성이 좋기 때문에 노광되지 않은 부분이 현상제 층(140)에 용해된다. 또, EUV에 노광된 부분은 탈보호되기 때문에 현상제와의 상용성이 상대적으로 떨어진다. In order to develop the EUV photoresist layer 130 ′, a developer layer 140 may be formed on the EUV photoresist layer 130 ′. Since the developer of the developer layer 140 has good compatibility with polymers that are not exposed to EUV and maintain a protecting group, the unexposed portion is dissolved in the developer layer 140 . In addition, since the portion exposed to EUV is deprotected, compatibility with the developer is relatively poor.

도 10a 및 도 11f를 참조하면, 비노광부(130a)가 용해되어 혼합된 현상제 층(145)이 얻어진다. 상기 현상제 층(145)의 현상제의 농도는 제 1 농도를 가질 수 있다.10A and 11F , the unexposed portion 130a is dissolved to obtain a mixed developer layer 145 . The concentration of the developer in the developer layer 145 may have a first concentration.

노광부(130b)는 상기 현상제 층(145)의 현상제에 용해되지 않기 때문에 원래의 상태대로 남는다.Since the exposed portion 130b is not dissolved in the developer of the developer layer 145, it remains in its original state.

이하에서는 도 10b를 함께 참조하여 현상제의 제거하여 포토레지스트 패턴을 건조시키는 단계를 설명한다(S500).Hereinafter, the step of drying the photoresist pattern by removing the developer will be described with reference to FIG. 10B ( S500 ).

도 10a, 도 10b, 및 도 11g를 참조하면, 기판 상에 비교적 저온의 제 1 조건을 갖는 초임계 유체(150)를 공급한다(S110).Referring to FIGS. 10A, 10B, and 11G , the supercritical fluid 150 having the first condition of relatively low temperature is supplied to the substrate ( S110 ).

상기 제 1 조건의 초임계 유체(150)는 초임계 상태에 있으면서 상대적으로 낮은 온도를 갖기 때문에 현상제의 화학적 활성이 제한된다. 따라서 상대적으로 높은 온도를 갖는 초임계 유체를 공급할 때에 비하여, 탈보호된(deprotected) 노광부(130b)의 일부가 현상제와 반응하는 것이 억제된다.Since the supercritical fluid 150 of the first condition has a relatively low temperature while in the supercritical state, the chemical activity of the developer is limited. Accordingly, a portion of the deprotected exposed portion 130b is suppressed from reacting with the developer as compared to when the supercritical fluid having a relatively high temperature is supplied.

한편, 초임계 유체(150)는 현상제와 높은 상용성을 갖기 때문에 상기 현상제 층(145a)의 내부로 용해되어 확산된다. 또, 현상제 층(145a) 내부의 현상제도 초임계 유체(150) 쪽으로 기화되어 확산될 수 있다. 기화된 현상제(154)는 농도 기울기(gradient)를 따라 초임계 유체(150)의 벌크 쪽으로 확산될 수 있다.Meanwhile, since the supercritical fluid 150 has high compatibility with the developer, it dissolves and diffuses into the developer layer 145a. In addition, the developer inside the developer layer 145a may also be vaporized and diffused toward the supercritical fluid 150 . The vaporized developer 154 may diffuse toward the bulk of the supercritical fluid 150 according to a concentration gradient.

그 결과 상기 현상제 층(145a)의 내부의 현상제의 농도는 시간에 따라 감소할 수 있으며 상기 제 1 농도보다 낮은 제 2 농도를 가질 수 있다.As a result, the concentration of the developer in the developer layer 145a may decrease with time and may have a second concentration lower than the first concentration.

도 10a, 도 10b, 및 도 11h를 참조하면, 기판 상에 비교적 고온의 제 2 조건을 갖는 초임계 유체를 공급한다(S120).Referring to FIGS. 10A, 10B, and 11H , a supercritical fluid having a relatively high temperature second condition is supplied to the substrate ( S120 ).

상기 제 1 조건의 초임계 유체(150)는 상대적으로 높은 온도를 갖지만 현상제 층(145b) 내의 현상제의 농도가 낮기 때문에 탈보호된(deprotected) 노광부(130b)의 일부가 현상제와 반응하는 것이 억제될 수 있다.Although the supercritical fluid 150 under the first condition has a relatively high temperature, since the concentration of the developer in the developer layer 145b is low, a portion of the deprotected exposed portion 130b reacts with the developer. can be suppressed.

상기 초임계 유체(150)의 온도가 높기 때문에 현상제와의 상용성은 더욱 높아질 수 있으며, 초임계 유체(150)와 현상제 층(145b) 사이의 물질전달은 더욱 활발해질 수 있다. Since the temperature of the supercritical fluid 150 is high, compatibility with the developer may be further increased, and mass transfer between the supercritical fluid 150 and the developer layer 145b may be more active.

도 7을 참조하여 설명한 바와 같이 초임계 유체의 감압과 가압을 반복하여 현상제 층(145b)을 점진적으로 제거할 수 있다(S130). 초임계 유체의 감압 및 가압의 사이클에 대해서는 도 7 내지 도 9를 참조하여 상세하게 설명하였으므로 여기서는 추가적인 설명을 생략한다.As described with reference to FIG. 7 , the developer layer 145b may be gradually removed by repeating the decompression and pressurization of the supercritical fluid ( S130 ). Since the cycle of decompression and pressurization of the supercritical fluid has been described in detail with reference to FIGS. 7 to 9 , an additional description thereof will be omitted herein.

도 10b 및 도 11i를 참조하면, 현상제 층(145b)이 충분히 제거된 후, 초임계 유체(150)를 처리 챔버(530)로부터 배출하여 제거할 수 있다(S140). 초임계 유체(150)의 제거는 배출 장치(560)를 통하여 제거될 수 있다.10B and 11I , after the developer layer 145b is sufficiently removed, the supercritical fluid 150 may be discharged from the processing chamber 530 to be removed ( S140 ). Removal of supercritical fluid 150 may be removed via discharge device 560 .

이후, 농도 측정 장치(550)(도 4 참조)를 이용하여 현상제의 농도를 측정하고, 만일 현상제의 농도가 허용값보다 높은 것으로 측정되면 처리 챔버(530)를 퍼지 가스로 퍼지할 수 있다(S150).Thereafter, the concentration of the developer is measured using the concentration measuring device 550 (refer to FIG. 4 ), and if the concentration of the developer is determined to be higher than an allowable value, the processing chamber 530 may be purged with a purge gas. (S150).

위의 S140 단계와 S150 단계는 도 4 및 도 7을 참조하여 상세하게 설명하였으므로 여기서는 구체적인 설명을 생략한다.Since steps S140 and S150 have been described in detail with reference to FIGS. 4 and 7, detailed descriptions are omitted here.

처리 챔버(530) 내의 현상제의 농도가 충분히 낮아지면 기판을 상기 처리 챔버(530)로부터 반출하고, 상기 처리 챔버(530)에 대하여 전처리(pre-clean)를 수행할 수 있다(S160). 상기 전처리에 대해서는 뒤에서 더욱 상세하게 설명한다.When the concentration of the developer in the processing chamber 530 is sufficiently low, the substrate may be removed from the processing chamber 530 and pre-clean may be performed on the processing chamber 530 ( S160 ). The pretreatment will be described in more detail later.

도 10a 및 도 11j를 참조하면, 상기 노광부(130b)를 식각 마스크로 하여 이방성 식각에 의해 상기 피식각막(110)을 패터닝하여 미세 패턴(110p)을 형성할 수 있다(S600). 이때, 노출된 상기 반사 방지막(120)이 제거될 수 있다. 상기 피식각막(110)은 플라스마 식각, 반응성 이온 식각(reactive ion etching, RIE), 이온빔 식각 등의 방법에 의하여 패터닝될 수 있으며 특별히 한정되지 않는다.Referring to FIGS. 10A and 11J , the layer to be etched 110 may be patterned by anisotropic etching using the exposed portion 130b as an etch mask to form a fine pattern 110p ( S600 ). In this case, the exposed anti-reflection layer 120 may be removed. The layer to be etched 110 may be patterned by a method such as plasma etching, reactive ion etching (RIE), or ion beam etching, but is not particularly limited.

이후, 상기 미세 패턴(110p) 상의 노광부(130b) 및 반사방지막(120)을 제거하고 최종적인 미세 패턴(110p)을 얻을 수 있다. 상기 미세 패턴(110p)은 약 5 nm 내지 약 20 nm의 폭을 가질 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 미세 패턴(110p)은 약 3 nm 내지 약 20 nm의 폭을 가질 수 있다.Thereafter, the exposed portion 130b and the anti-reflection film 120 on the micro-pattern 110p may be removed to obtain a final micro-pattern 110p. The fine pattern 110p may have a width of about 5 nm to about 20 nm. In some embodiments, the fine pattern 110p may have a width of about 3 nm to about 20 nm.

상기 피식각막(110)을 식각한 후 얻어지는 미세 패턴(110p)은 집적회로 소자 구현에 필요한 다양한 요소들을 구성할 수 있다. 예를 들면, 상기 미세 패턴(110p)은 반도체 소자의 기판에 정의된 활성 영역일 수 있다. 다른 예에서, 상기 미세 패턴(110p)은 복수의 콘택홀 패턴, 또는 라인 앤드 스페이스 패턴 (line and space pattern)을 포함할 수 있다. 또 다른 예에서, 상기 미세 패턴(110p)은 도전 패턴 또는 절연 패턴으로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 상기 도전 패턴은 집적회로 소자의 셀 어레이 영역 (cell array region)에 배치되는 복수의 비트 라인 형성용 패턴, 복수의 다이렉트 콘택 (direct contact) 형성용 패턴, 복수의 베리드 콘택 (buried contact) 형성용 패턴, 복수의 커패시터 하부 전극 형성용 패턴, 또는, 집적회로 소자의 코어 영역 (core region)에 배치되는 복수의 도전 패턴을 구성할 수 있다. The micropattern 110p obtained after etching the layer 110 to be etched may constitute various elements necessary for implementing an integrated circuit device. For example, the micropattern 110p may be an active region defined on a substrate of a semiconductor device. In another example, the fine pattern 110p may include a plurality of contact hole patterns or a line and space pattern. In another example, the fine pattern 110p may be formed of a conductive pattern or an insulating pattern. For example, the conductive pattern may include a pattern for forming a plurality of bit lines, a pattern for forming a plurality of direct contacts, and a plurality of buried contacts disposed in a cell array region of the integrated circuit device. A pattern for forming a contact), a pattern for forming a plurality of capacitor lower electrodes, or a plurality of conductive patterns disposed in a core region of an integrated circuit device may be configured.

도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 제 5 챔버 모듈(CM5)을 나타낸 개략도이다. 도 12의 제 5 챔버 모듈(CM5)은 도 4의 제 5 챔버 모듈(CM5)에 비하여 전처리 장치(580)을 더 포함하는 점에서 차이가 있다. 따라서 이하에서는 이러한 차이점을 중심으로 설명하고 중복되는 설명은 생략한다.12 is a schematic diagram illustrating a fifth chamber module CM5 according to another embodiment of the present invention. The fifth chamber module CM5 of FIG. 12 is different from the fifth chamber module CM5 of FIG. 4 in that it further includes a pretreatment device 580 . Therefore, the following description will focus on these differences, and overlapping descriptions will be omitted.

도 12를 참조하면, 상기 전처리 장치(580)는 초임계 유체를 제 3 조건으로 유지할 수 있는 제 3 저장 탱크(582), 상기 제 3 저장 탱크(582)와 상기 처리 챔버(530)를 연결하는 전처리 도관(584), 및 상기 전처리 도관(584)을 통하여 유동하는 상기 초임계 유체의 흐름을 조절할 수 있는 전처리 제어 밸브(586)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 12 , the pretreatment device 580 includes a third storage tank 582 capable of maintaining the supercritical fluid as a third condition, and a third storage tank 582 connecting the third storage tank 582 and the processing chamber 530 . a pretreatment conduit 584 , and a pretreatment control valve 586 capable of regulating the flow of the supercritical fluid flowing through the pretreatment conduit 584 .

상기 초임계 유체는 초임계 상태의 이산화탄소일 수 있으며, 상기 제 3 조건의 온도는 약 70 ℃ 내지 약 120 ℃, 상기 제 3 조건의 압력은 약 80 bar 내지 약 150 bar일 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 제 3 조건의 온도 및/또는 압력은 상기 제 1 조건의 온도 및/또는 압력보다 더 높을 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 제 3 조건의 온도 및/또는 압력은 상기 제 2 조건의 온도 및/압력과 실질적으로 동일할 수 있다.The supercritical fluid may be carbon dioxide in a supercritical state, the temperature of the third condition may be about 70° C. to about 120° C., and the pressure of the third condition may be about 80 bar to about 150 bar. In some embodiments, the temperature and/or pressure of the third condition may be higher than the temperature and/or pressure of the first condition. In some embodiments, the temperature and/or pressure of the third condition may be substantially the same as the temperature and/or pressure of the second condition.

상기 전처리 제어 밸브(586)도 상기 제어 장치(540)에 의하여 제어될 수 있다. 상기 제어 장치(540)는 상기 전처리 제어 밸브(586)의 개폐를 통하여 상기 처리 챔버(530)의 전처리를 제어할 수 있다.The pretreatment control valve 586 may also be controlled by the control device 540 . The control device 540 may control the pretreatment of the treatment chamber 530 by opening and closing the pretreatment control valve 586 .

도 12의 전처리 장치(580)는 초임계 유체를 사용하기 때문에 초임계 유체의 출입을 위한 도관을 제외하면 상기 처리 챔버(530)가 밀폐된 상태에서 수행될 수 있다.Since the pretreatment device 580 of FIG. 12 uses a supercritical fluid, the processing chamber 530 may be sealed except for a conduit for the supercritical fluid to enter and exit.

도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전처리 장치(600)를 도시한 개략도이다.13 is a schematic diagram illustrating a pre-processing apparatus 600 according to another embodiment of the present invention.

도 13을 참조하면, 기판이 반입 및 반출될 수 있는 입구를 통해 처리 챔버(530)의 내부 공간에 전처리 장치(600)가 삽입될 수 있다.Referring to FIG. 13 , the preprocessing apparatus 600 may be inserted into the inner space of the processing chamber 530 through an inlet through which a substrate may be loaded and unloaded.

상기 전처리 장치(600)는 전처리 아암(610)과 그의 단부에 제공된 히터 또는 광 조사 장치(620)를 포함할 수 있다. 상기 히터 또는 광 조사 장치(620)는 열 또는 광을 방출함으로써 처리 챔버(530) 내부의 유기 파티클들이 분해될 수 있도록 한다. 상기 전처리 장치(600)는 전처리 아암(610)이 외부로부터 상기 처리 챔버(530)의 내부로 연장된 상태에서 사용되기 때문에 전처리를 하는 동안 상기 처리 챔버(530)의 입구는 개방되어 있을 수 있다.The pretreatment device 600 may include a pretreatment arm 610 and a heater or light irradiation device 620 provided at an end thereof. The heater or light irradiation device 620 emits heat or light so that organic particles in the processing chamber 530 can be decomposed. Since the pretreatment device 600 is used in a state in which the pretreatment arm 610 extends from the outside to the inside of the treatment chamber 530 , the inlet of the treatment chamber 530 may be open during the pretreatment.

도 14a와 도 14b는 패터닝되지 않은 기판(non-patterned wafer, NPW)에 대하여 전처리를 적용하지 않았을 때와 적용했을 때의 파티클 개수의 변화 추이를 나타낸 차트들이다.14A and 14B are charts showing changes in the number of particles when no pretreatment is applied and when a pretreatment is applied to a non-patterned wafer (NPW).

도 14a를 참조하면, 전처리를 수행하지 않고 기판을 반복 처리하였을 때 기판 상에서의 파티클의 수는 측정 불가능할 정도로 증가하였다.Referring to FIG. 14A , when the substrate was repeatedly treated without performing pretreatment, the number of particles on the substrate increased to an unmeasurable extent.

반면, 도 14b를 참조하면, 도 12에 도시된 바와 같이 고온의 초임계 유체를 이용하여 전처리를 수행하고 기판을 반복 처리하였을 때, 전처리하기 전과 비교하여 파티클 수에 있어서 큰 변화가 없을 뿐만 아니라 측정된 값도 20 이내에서 양호하게 유지되는 것을 확인하였다.On the other hand, referring to FIG. 14B , as shown in FIG. 12 , when the pretreatment was performed using a high temperature supercritical fluid and the substrate was repeatedly treated, there was no significant change in the number of particles compared to before the pretreatment as well as the measurement It was confirmed that the value obtained was also well maintained within 20.

도 15는 패터닝된 기판(patterned wafer, PW)에 대하여 전처리를 적용하지 않았을 때와 적용했을 때의 파티클 개수의 변화 추이를 나타낸 차트이다.15 is a chart showing changes in the number of particles when no pretreatment is applied and when a pretreatment is applied to a patterned wafer (PW).

도 15에서 보는 바와 같이 전처리를 적용하지 않으면 전처리를 적용한 경우에 비하여 파티클 수가 현저히 높은 것을 확인하였다.As shown in FIG. 15 , it was confirmed that when the pre-treatment was not applied, the number of particles was significantly higher than when the pre-treatment was applied.

도 16은 전처리 온도에 따른 현상제의 상대적인 제거량을 나타낸 차트이다.16 is a chart showing the relative removal amount of the developer according to the pretreatment temperature.

도 16을 참조하면, 전처리에 사용되는 초임계 유체의 온도를 각각 50℃, 60℃, 70℃, 및 80℃로 변화시키면서 초임계 유체에 의하여 제거된 현상제의 비율이 도시된다. 여기서 현상제 추출의 백분율이 높을수록 더 많은 현상제를 추출했다는 의미이고, 따라서 처리 챔버 내부에 잔존하는 현상제의 양이 더 적다는 것을 의미한다.Referring to FIG. 16 , the ratio of the developer removed by the supercritical fluid while changing the temperature of the supercritical fluid used for pretreatment to 50° C., 60° C., 70° C., and 80° C., respectively, is shown. Here, a higher percentage of developer extraction means that more developer has been extracted, and therefore less amount of developer remaining inside the processing chamber.

전처리에 사용되는 초임계 유체의 온도를 50℃ 내지 70℃로 하면 70% 이하의 추출 백분율을 보이지만 초임계 유체의 온도를 80℃로 하면 90%가 넘는 높은 추출 백분율을 보이는 것이 확인된다.When the temperature of the supercritical fluid used in the pretreatment is set to 50° C. to 70° C., it is confirmed that the extraction percentage is 70% or less, but when the temperature of the supercritical fluid is 80° C., it is confirmed that the extraction percentage is higher than 90%.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 기술되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 첨부된 청구 범위에 정의된 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러 가지로 변형하여 실시할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 앞으로의 실시예들의 변경은 본 발명의 기술을 벗어날 수 없을 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described in detail as described above, those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains, without departing from the spirit and scope of the present invention as defined in the appended claims The present invention may be practiced with various modifications. Accordingly, modifications of future embodiments of the present invention will not depart from the teachings of the present invention.

510: 제 1 공급 장치 512: 제 1 저장 탱크
514: 제 1 공급 도관 516: 제 1 제어 밸브
520 : 제 2 공급 장치 522: 제 2 저장 탱크
524: 제 2 공급 도관 526: 제 2 제어 밸브
530: 처리 챔버 540: 제어 장치
550: 농도 측정 장치 560: 배출 장치
562: 제 1 배출 도관 563: 제 2 배출 도관
565: 제 4 제어 밸브 567: 제 5 제어 밸브
576: 제 6 제어 밸브 570: 퍼지 가스 공급 장치
574: 퍼지 가스 공급 도관
510: first supply device 512: first storage tank
514: first supply conduit 516: first control valve
520: second supply device 522: second storage tank
524 second supply conduit 526 second control valve
530 processing chamber 540 control device
550: concentration measuring device 560: discharging device
562: first exhaust conduit 563: second exhaust conduit
565: fourth control valve 567: fifth control valve
576: sixth control valve 570: purge gas supply device
574: purge gas supply conduit

Claims (20)

기판을 처리하기 위한 처리 공간을 제공하고, 기판을 처리할 수 있는 처리 챔버;
상기 처리 공간 내에 로딩된 상기 기판을 지지하기 위한 기판 지지부;
상기 기판 지지부의 하방에 위치되며, 초임계 유체가 상기 기판에 직접 분사되는 것을 차단하기 위한 차단 플레이트;
상기 처리 챔버에 제 1 조건의 초임계 유체를 공급하도록 구성된 제 1 공급 장치;
상기 처리 챔버에 상기 제 1 조건의 초임계 유체보다 높은 온도를 갖는 제 2 조건의 초임계 유체를 공급하도록 구성된 제 2 공급 장치;
상기 초임계 유체를 상기 처리 챔버로부터 배출할 수 있는 배출 장치; 및
상기 제 1 공급 장치, 상기 제 2 공급 장치, 및 상기 배출 장치의 동작을 제어하도록 구성된 제어 장치;
를 포함하고,
상기 제어 장치는 상기 제 1 공급 장치가 상기 제 2 공급 장치에 선행하여 상기 초임계 유체를 공급하도록 구성된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
a processing chamber providing a processing space for processing a substrate and capable of processing the substrate;
a substrate support unit for supporting the substrate loaded in the processing space;
a blocking plate positioned below the substrate support and blocking the supercritical fluid from being directly sprayed onto the substrate;
a first supply device configured to supply a supercritical fluid of a first condition to the processing chamber;
a second supply device configured to supply a supercritical fluid of a second condition having a temperature higher than that of the supercritical fluid of the first condition to the processing chamber;
an exhaust device capable of draining the supercritical fluid from the processing chamber; and
a control device configured to control operations of the first feeding device, the second feeding device, and the discharging device;
including,
and the control device is configured such that the first supply device supplies the supercritical fluid prior to the second supply device.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 조건은 약 35 ℃ 내지 약 70 ℃의 온도 및 약 75 bar 내지 약 90 bar의 압력이고, 상기 제 2 조건은 약 70 ℃ 내지 약 120 ℃의 온도 및 약 80 bar 내지 약 150 bar의 압력인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
The method of claim 1,
The first condition is a temperature of about 35° C. to about 70° C. and a pressure of about 75 bar to about 90 bar, and the second condition is a temperature of about 70° C. to about 120° C. and a pressure of about 80 bar to about 150 bar. A substrate processing apparatus, characterized in that.
제 1 항에 있어서,
상기 배출 장치는:
상기 처리 챔버의 내부 공간의 유체를 강제로 배출할 수 있는 배기펌프 및 상기 배기펌프에 연결된 제 1 배출 도관; 및
상기 처리 챔버의 내부 공간의 유체가 자발적으로 배출될 수 있는 제 2 배출 도관;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
The method of claim 1,
The discharge device is:
an exhaust pump capable of forcibly discharging the fluid in the inner space of the processing chamber and a first exhaust conduit connected to the exhaust pump; and
a second exhaust conduit through which the fluid in the interior space of the processing chamber can be discharged spontaneously;
A substrate processing apparatus comprising a.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 공급 장치는 상기 초임계 유체를 상기 제 1 조건으로 유지할 수 있는 제 1 저장 탱크 및 상기 제 1 저장 탱크와 상기 처리 챔버를 연결하는 제 1 공급 도관을 포함하고,
상기 제 2 공급 장치는 상기 초임계 유체를 상기 제 2 조건으로 유지할 수 있는 제 2 저장 탱크 및 상기 제 2 저장 탱크와 상기 처리 챔버를 연결하는 제 2 공급 도관을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
The method of claim 1,
the first supply device comprises a first storage tank capable of maintaining the supercritical fluid in the first condition and a first supply conduit connecting the first storage tank and the processing chamber;
wherein the second supply device includes a second storage tank capable of maintaining the supercritical fluid in the second condition, and a second supply conduit connecting the second storage tank and the processing chamber. .
제 1 항에 있어서,
상기 처리 챔버의 내부를 전처리할 수 있는 전처리 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
The method of claim 1,
The substrate processing apparatus of claim 1, further comprising a pre-processing device capable of pre-processing the interior of the processing chamber.
제 5 항에 있어서,
상기 처리 챔버는 기판을 반입할 수 있는 입구를 포함하고,
상기 전처리 장치는:
상기 입구를 통하여 상기 처리 챔버의 내부로 연장되는 전처리 아암; 및
상기 전처리 아암의 단부에 제공된 히터 또는 광 조사 장치;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
6. The method of claim 5,
the processing chamber includes an inlet capable of receiving a substrate;
The pretreatment device is:
a pretreatment arm extending into the interior of the processing chamber through the inlet; and
a heater or light irradiation device provided at an end of the pretreatment arm;
A substrate processing apparatus comprising a.
제 5 항에 있어서,
상기 전처리 장치는 제 3 조건의 초임계 유체를 전처리 도관을 통해 상기 처리 챔버에 공급하도록 구성되고,
상기 제 3 조건의 온도 및 압력은 상기 제 1 조건의 온도 및 압력보다 더 높은 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
6. The method of claim 5,
the pretreatment device is configured to supply a supercritical fluid of a third condition to the treatment chamber through a pretreatment conduit;
The temperature and pressure of the third condition are higher than the temperature and pressure of the first condition.
제 1 항에 있어서,
상기 제어 장치는 상기 처리 챔버의 내부를 가압 및 감압하는 사이클을 2회 내지 15회 수행하도록 구성된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
The method of claim 1,
and the control device is configured to perform a cycle of pressurizing and depressurizing the inside of the processing chamber 2 to 15 times.
제 8 항에 있어서,
상기 가압 및 감압은 약 70 ℃ 내지 약 120 ℃의 온도 및 약 80 bar 내지 약 150 bar의 압력의 범위 내에서 수행되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
9. The method of claim 8,
The substrate processing apparatus of claim 1 , wherein the pressurization and depressurization are performed within a temperature range of about 70° C. to about 120° C. and a pressure of about 80 bar to about 150 bar.
단위 공정을 진행하는 챔버 모듈들 사이에서 기판을 이송하도록 구성된 이송 장치;
반입된 기판의 표면에 포토레지스트를 코팅하도록 구성된 제 1 챔버 모듈;
상기 기판 상의 상기 포토레지스트를 베이킹하도록 구성된 적어도 하나의 제 2 챔버 모듈;
상기 기판 상의 상기 포토레지스트에 노광 마스크를 통해 극자외선(extreme ultraviolet, EUV)을 조사하도록 구성된 제 3 챔버 모듈;
노광된 상기 포토레지스트의 표면에 현상제를 제공하도록 구성된 제 4 챔버 모듈; 및
상기 제 4 챔버 모듈로부터 상기 기판을 이송받고, 이송받은 상기 기판에 제 1 온도의 초임계 유체 및 상기 제 1 온도와 상이한 제 2 온도의 초임계 유체를 순차적으로 공급하도록 구성된 제 5 챔버 모듈;
을 포함하는 반도체 제조 장비.
a transfer device configured to transfer a substrate between chamber modules performing a unit process;
a first chamber module configured to coat a surface of the loaded substrate with photoresist;
at least one second chamber module configured to bake the photoresist on the substrate;
a third chamber module configured to irradiate extreme ultraviolet (EUV) to the photoresist on the substrate through an exposure mask;
a fourth chamber module configured to provide a developer to the exposed surface of the photoresist; and
a fifth chamber module configured to receive the substrate from the fourth chamber module and sequentially supply a supercritical fluid having a first temperature and a supercritical fluid having a second temperature different from the first temperature to the transferred substrate;
Semiconductor manufacturing equipment comprising a.
제 10 항에 있어서,
상기 현상제는 아세테이트계 용매이고, 상기 초임계 유체는 이산화탄소인 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장비.
11. The method of claim 10,
The developer is an acetate-based solvent, and the supercritical fluid is a semiconductor manufacturing equipment, characterized in that carbon dioxide.
제 10 항에 있어서,
상기 제 5 챔버 모듈은:
처리 챔버;
상기 처리 챔버에 제 1 조건의 초임계 유체를 공급하도록 구성된 제 1 공급 장치;
상기 처리 챔버에 제 2 조건의 초임계 유체를 공급하도록 구성된 제 2 공급 장치; 및
상기 제 1 공급 장치 및 상기 제 2 공급 장치의 동작을 제어하도록 구성된 제어 장치;
를 더 포함하고,
상기 제 1 조건은 상기 제 1 온도를 포함하고,
상기 제 2 조건은 상기 제 2 온도를 포함하고,
상기 제 2 온도는 상기 제 1 온도보다 더 높은 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장비.
11. The method of claim 10,
The fifth chamber module comprises:
processing chamber;
a first supply device configured to supply a supercritical fluid of a first condition to the processing chamber;
a second supply device configured to supply a supercritical fluid of a second condition to the processing chamber; and
a control device configured to control operations of the first and second feeding devices;
further comprising,
The first condition includes the first temperature,
The second condition includes the second temperature,
wherein the second temperature is higher than the first temperature.
제 12 항에 있어서,
상기 제어 장치는 상기 처리 챔버의 내부를 가압 및 감압하는 사이클을 2회 내지 15회 수행하도록 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장비.
13. The method of claim 12,
and the control device is configured to perform a cycle of pressurizing and depressurizing the inside of the processing chamber 2 to 15 times.
극자외선(extreme ultraviolet, EUV)에 노광된 포토레지스트 층 및 상기 포토레지스트 층을 현상하기 위한 현상제를 포함하는 반도체 기판을 수용하도록 구성된 처리 챔버;
상기 처리 챔버에 약 35 ℃ 내지 약 70 ℃ 의 온도 및 약 75 bar 내지 약 90 bar의 압력을 갖는 초임계 유체를 공급하도록 구성된 제 1 공급 장치;
상기 처리 챔버에 약 70 ℃ 내지 약 120 ℃의 온도 및 약 80 bar 내지 약 150 bar의 압력을 갖는 초임계 유체를 공급하도록 구성된 제 2 공급 장치;
상기 초임계 유체를 상기 처리 챔버로부터 배출할 수 있는 배출 장치;
상기 제 1 공급 장치, 상기 제 2 공급 장치, 및 상기 배출 장치의 동작을 제어하도록 구성된 제어 장치; 및
상기 처리 챔버의 내부를 전처리할 수 있는 전처리 장치;
를 포함하고,
상기 제어 장치는 상기 처리 챔버의 내부를 가압 및 감압하는 사이클을 2회 내지 15회 수행하도록 구성된 기판 처리 장치.
a processing chamber configured to receive a semiconductor substrate comprising a photoresist layer exposed to extreme ultraviolet (EUV) and a developer for developing the photoresist layer;
a first supply device configured to supply a supercritical fluid having a temperature of about 35° C. to about 70° C. and a pressure of about 75 bar to about 90 bar to the processing chamber;
a second supply device configured to supply a supercritical fluid having a temperature of about 70° C. to about 120° C. and a pressure of about 80 bar to about 150 bar to the processing chamber;
an exhaust device capable of draining the supercritical fluid from the processing chamber;
a control device configured to control operations of the first feeding device, the second feeding device, and the discharging device; and
a pretreatment device capable of pretreatment of the interior of the treatment chamber;
including,
and the control device is configured to perform a cycle of pressurizing and depressurizing the inside of the processing chamber 2 to 15 times.
제 14 항에 있어서,
상기 제어 장치는 상기 가압을 위하여 상기 제 2 공급 장치로부터의 초임계 유체를 상기 처리 챔버에 공급하고, 상기 감압을 위하여 상기 배출 장치를 통해 상기 처리 챔버 내의 초임계 유체를 배출하도록 구성된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
15. The method of claim 14,
wherein the control device is configured to supply a supercritical fluid from the second supply device to the processing chamber for the pressurization and exhaust the supercritical fluid in the processing chamber through the discharge device for the pressure reduction. substrate processing equipment.
제 15 항에 있어서,
상기 배출 장치는:
상기 처리 챔버의 내부 공간의 기체를 강제로 배출할 수 있는 배기펌프 및 상기 배기펌프에 연결된 제 1 배출 도관; 및
상기 처리 챔버의 내부 공간의 기체가 자발적으로 배출될 수 있는 제 2 배출 도관;
을 포함하고, 상기 제어 장치는 상기 사이클의 수행이 종료된 후 상기 제 1 배출 도관 및 상기 제 2 배출 도관을 통하여 상기 처리 챔버 내부의 초임계 유체를 배출하도록 구성된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
16. The method of claim 15,
The discharge device is:
an exhaust pump capable of forcibly discharging gas in the internal space of the processing chamber and a first exhaust conduit connected to the exhaust pump; and
a second exhaust conduit through which gas in the interior space of the processing chamber can be discharged spontaneously;
wherein the control device is configured to discharge the supercritical fluid inside the processing chamber through the first exhaust conduit and the second exhaust conduit after completion of the cycle.
극자외선(extreme ultraviolet, EUV)에 노광된 EUV용 포토레지스트 층 및 상기 EUV용 포토레지스트 층을 현상하기 위한 현상제를 포함하는 기판을 처리 챔버 내에 반입하는 단계;
상기 처리 챔버에 제 1 조건의 초임계 유체를 공급하는 단계; 및
상기 처리 챔버에 제 2 조건의 초임계 유체를 공급하는 단계;
를 포함하고,
상기 제 1 조건의 초임계 유체를 공급하는 단계가 상기 제 2 조건의 초임계 유체를 공급하는 단계보다 먼저 수행되고,
상기 제 1 조건의 초임계 유체의 온도가 상기 제 2 조건의 초임계 유체의 온도보다 낮은 기판 처리 방법.
loading a substrate including a photoresist layer for EUV exposed to extreme ultraviolet (EUV) and a developer for developing the photoresist layer for EUV into a processing chamber;
supplying a supercritical fluid of a first condition to the processing chamber; and
supplying a supercritical fluid of a second condition to the processing chamber;
including,
The step of supplying the supercritical fluid of the first condition is performed before the step of supplying the supercritical fluid of the second condition,
The temperature of the supercritical fluid of the first condition is lower than the temperature of the supercritical fluid of the second condition.
제 17 항에 있어서,
상기 제 1 조건의 온도는 약 35 ℃ 내지 약 70 ℃이고, 상기 제 2 조건의 온도는 약 70 ℃ 내지 약 120 ℃인 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
18. The method of claim 17,
The method of claim 1, wherein the temperature of the first condition is about 35°C to about 70°C, and the temperature of the second condition is about 70°C to about 120°C.
제 17 항에 있어서,
상기 제 2 조건의 초임계 유체를 공급하는 단계 이후에 상기 처리 챔버의 내부를 가압 및 감압하는 사이클을 반복 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
18. The method of claim 17,
The method of claim 1, further comprising repeatedly performing a cycle of pressurizing and depressurizing the inside of the processing chamber after supplying the supercritical fluid of the second condition.
기판 위에 피식각막과 반사 방지막을 형성하는 단계;
상기 기판 위에 극자외선(extreme ultra-violet, EUV)용 포토레지스트 층을 형성하는 단계;
노광 마스크를 통해 상기 EUV용 포토레지스트 층에 대하여 EUV를 조사하는 단계;
노광된 EUV용 포토레지스트층 위에 현상제를 제공하고, 상기 기판을 처리 챔버에 반입하는 단계;
상기 처리 챔버에 제 1 조건의 초임계 유체를 공급하는 단계;
상기 처리 챔버에 상기 제 1 조건의 초임계 유체의 온도보다 더 높은 온도를 갖는 제 2 조건의 초임계 유체를 공급하는 단계;
상기 제 2 조건의 초임계 유체로 상기 기판을 건조시켜 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; 및
상기 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 하여 식각을 진행하여 상기 피식각막에 패턴을 형성하는 단계;
를 포함하고, 상기 피식각막의 패턴의 폭이 약 5 nm 내지 약 20 nm인 기판 처리 방법.
forming an etched film and an anti-reflection film on the substrate;
forming a photoresist layer for extreme ultra-violet (EUV) on the substrate;
irradiating EUV to the EUV photoresist layer through an exposure mask;
providing a developer on the exposed photoresist layer for EUV, and loading the substrate into a processing chamber;
supplying a supercritical fluid of a first condition to the processing chamber;
supplying a supercritical fluid of a second condition having a temperature higher than a temperature of the supercritical fluid of the first condition to the processing chamber;
forming a photoresist pattern by drying the substrate with the supercritical fluid of the second condition; and
forming a pattern on the layer to be etched by performing etching using the photoresist pattern as an etching mask;
Including, the width of the pattern of the etched layer is about 5 nm to about 20 nm substrate processing method.
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