KR100790253B1 - Apparatus and method of develop in photolithography - Google Patents

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Abstract

본 발명은 감광막의 현상 공정시 발생되는 감광막 찌꺼기를 효과적으로 제거할 수 있는 감광막 현상 장치 및 방법에 관한 것으로서, The present invention relates to a photosensitive film developing apparatus and method that can effectively remove the photosensitive film residues generated during the development process of the photosensitive film,

본 발명의 감광막 현상 장치는 현상액을 공급하는 유입관과, 상기 유입관 일측에 구비되어 현상액에 미세 거품을 발생시키는 미세 거품 발생장치와, 상기 유입관 일단에 구비되어 현상액을 웨이퍼 상에 분사하는 하나 이상의 현상액 분사 노즐을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.The photosensitive film developing apparatus of the present invention includes an inlet pipe for supplying a developing solution, a microbubble generating device provided at one side of the inlet pipe to generate fine bubbles in the developing solution, and one end of the inflow pipe provided to spray the developing solution onto a wafer. It is characterized by including the above-mentioned developing solution injection nozzle.

감광막, 현상Photoresist, phenomenon

Description

감광막 현상 장치 및 방법{Apparatus and method of develop in photolithography}Apparatus and method of develop in photolithography

도 1은 종래의 감광막 현상 장치의 사시도. 1 is a perspective view of a conventional photosensitive film developing apparatus.

도 2는 종래 현상 공정 완료 후 웨이퍼 상에 잔존하는 감광막 찌꺼기를 나타낸 도면.2 is a view showing photoresist residue remaining on a wafer after completion of a conventional development process.

도 3은 본 발명의 감광막 현상 장치의 구성도.3 is a configuration diagram of the photosensitive film developing apparatus of the present invention.

도 4는 본 발명의 감광막 현상 방법을 설명하기 위한 흐름도.4 is a flow chart for explaining the photosensitive film developing method of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 설명>Description of the main parts of the drawing

301 : 척 302 : 웨이퍼301: Chuck 302: Wafer

310 : 현상액 분사장치 311 : 유입관310: developer injection device 311: inlet pipe

312 : 현상액 분사노즐 313 : 미세 거품 발생장치312: developer spray nozzle 313: fine bubble generator

본 발명은 감광막 현상 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 감광막의 현상 공정시 발생되는 감광막 찌꺼기를 효과적으로 제거할 수 있는 감광막 현상 장치 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a photosensitive film developing apparatus, and more particularly, to a photosensitive film developing apparatus and method capable of effectively removing photosensitive film residues generated during a developing process of a photosensitive film.                         

반도체 제조공정 중 포토리소그래피(Photo lithography) 공정은 웨이퍼 상에 원하는 패턴을 형성시키기 위한 공정으로서, 먼저 세척 및 건조를 마친 웨이퍼의 표면에 포토 레지스트(photo resist)와 같은 감광막을 균일하게 도포시키고, 그 위에 소정의 레이아웃(layout)으로 형성된 포토 마스크 상의 특정 패턴을 따라 노광공정을 수행하며, 이렇게 노광된 감광막의 불필요한 부위를 현상액으로 제거함으로써, 요구되는 패턴으로 형성하는 공정을 말한다.Photolithography is a process for forming a desired pattern on a wafer during the semiconductor manufacturing process. First, a photoresist such as a photoresist is uniformly applied to the surface of the wafer after cleaning and drying. An exposure process is performed along a specific pattern on the photomask formed in a predetermined layout above, and an unnecessary portion of the exposed photoresist film is removed with a developer, thereby forming a desired pattern.

한편, 감광막은 광학 시스템의 일부를 차지하기 때문에 정교한 두께 조절이 요구된다. 일반적으로 감광막의 두께는 수백∼1000nm 정도의 두께를 사용한다. 이 때, 원하는 두께를 ±5nm 정도로 조절해야 한다. 이를 위하여 감광막 도포 방식으로 대부분 스핀 코팅(spin coating)법을 사용한다.On the other hand, since the photoresist occupies a part of the optical system, precise thickness control is required. Generally, the thickness of the photoresist film is about several hundred to 1000 nm thick. At this time, the desired thickness should be adjusted to about ± 5nm. To this end, spin coating is mostly used as a photosensitive film coating method.

스핀 코팅을 이용한 감광막 도포 방법은 정지한 상태나 느린 속도로 회전하는 웨이퍼 위에 감광액을 부은 다음 웨이퍼를 약 1000∼10000 rpm 정도로 회전시켜 감광액의 정도에 따라 두께를 조절할 수 있는 방법이다.The photoresist coating method using spin coating is a method in which the photoresist is poured onto a wafer that is rotated at a stationary state or at a slow speed, and then the wafer is rotated at about 1000 to 10,000 rpm to adjust the thickness according to the degree of the photoresist.

상기와 같이 감광막을 도포하고 소정의 노광공정을 거친 후 불필요한 부위의 감광막을 제거하는 공정인 현상 공정을 진행한다.As described above, after the photosensitive film is coated and subjected to a predetermined exposure process, the developing step is performed to remove the photosensitive film of an unnecessary portion.

종래의 현상 공정을 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.A conventional developing process is described below with reference to the drawings.

도 1에 도시한 바와 같이, 일반적인 종래의 현상 공정은 현상액 분사장치(110)를 통하여 이루어지며, 이를 상세히 살펴보면 웨이퍼의 상측에서 현상액을 분사할 수 있도록 현상액 분사노즐(113)이 직사각형 하우징으로 된 지지대(111) 하면에 다수개 형성되어 있어, 외부의 현상액 공급장치(도시하지 않 음)로부터 유로(112)를 통해 현상액이 지지대로 유입되면, 상기 지지대(111) 하면에 형성된 다수개의 분사 노즐(113)에 따라 하측의 웨이퍼(102)로 현상액이 분사되도록 되어 있다. 이 때, 하측의 웨이퍼(102)는 척(101)에 의해 고정되어 상기 분사장치(110)에서 현상액이 분사될 때, 현상액이 웨이퍼 상에 균일하게 분사될 수 있도록 상기 척과 함께 180도 회전하도록 되어 있다. As shown in FIG. 1, a general conventional developing process is performed through a developer spraying device 110. In detail, the support of the developer spray nozzle 113 has a rectangular housing so as to spray the developer from an upper side of the wafer. A plurality of spray nozzles 113 are formed on the lower surface of the support 111 when the developer is introduced into the support from the external developer supply device (not shown) through the flow path 112. ), The developer is injected into the lower wafer 102. At this time, the lower wafer 102 is fixed by the chuck 101 so that when the developer is injected from the injector 110, the developer is rotated 180 degrees with the chuck so that the developer can be uniformly sprayed onto the wafer. have.

그러나, 상기와 같은 종래의 감광막 현상 장치를 통한 현상 방식은 현상 공정이 완료된 후 웨이퍼 상에 감광막 찌꺼기가 남는 문제점이 있다(도 2 참조). 또한, 이와 같은 감광막 찌거기를 완전히 제거하기 위해 더 많은 현상액의 사용이 요구되었다.However, the development method through the conventional photosensitive film developing apparatus as described above has a problem that the photosensitive film residues remain on the wafer after the developing process is completed (see FIG. 2). In addition, the use of more developer was required to completely remove such photoresist residues.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 감광막의 현상 공정시 발생되는 감광막 찌꺼기를 효과적으로 제거할 수 있는 감광막 현상 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a photosensitive film developing apparatus and method that can effectively remove the photosensitive film generated during the development process of the photosensitive film.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 감광막 현상 장치는 현상액을 공급하는 유입관과, 상기 유입관 일측에 구비되어 현상액에 미세 거품을 발생시키는 미세 거품 발생장치와, 상기 유입관 일단에 구비되어 현상액을 웨이퍼 상에 분사하는 하나 이상의 현상액 분사 노즐을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.The photosensitive film developing apparatus of the present invention for achieving the above object is provided on one side of the inlet pipe for supplying a developer, a micro-bubble generating device for generating fine bubbles in the developing solution, one end of the inlet pipe And one or more developer spray nozzles for spraying the developer onto the wafer.

바람직하게는, 상기 미세 거품 발생장치는 초음파 발생기를 이용하는 것을 특징으로 한다. Preferably, the fine bubble generator is characterized in that using an ultrasonic generator.                     

본 발명의 감광막 현상 방법은 웨이퍼를 척에 장착시키는 단계와, 현상액을 공급하는 유입관 내부에 구비된 미세 거품 발생장치를 이용하여 유입관 내에 있는 현상액에 미세 거품을 발생시키는 단계와, 상기 미세 거품이 포함된 현상액을 현상액 분사 노즐을 통하여 상기 웨이퍼 상에 분사하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.The photosensitive film developing method of the present invention comprises the steps of mounting the wafer to the chuck, generating a fine bubble in the developer in the inlet pipe using a micro bubble generator provided inside the inlet pipe for supplying the developer, and the fine bubble And spraying the included developer onto the wafer through a developer spray nozzle.

본 발명의 특징에 따르면, 현상액 공급장치로부터 현상액 분사노즐로 현상액을 공급하는 현상액 유입관의 일측에 미세 거품 발생장치를 구비시킴으로써, 현상액 분사노즐을 통해 분사되는 현상액에 미세 거품을 포함시켜 현상 공정 진행시 발생되는 웨이퍼 상의 감광막 찌꺼기에 물리적 충격 및 화학적 반응 촉진을 유발시켜 감광막 찌꺼기를 효과적으로 제거할 수 있다.According to a feature of the present invention, by providing a micro-bubble generating device on one side of the developer inlet pipe for supplying the developer to the developer injection nozzle from the developer supply device, the development process by including the fine bubbles in the developer injected through the developer injection nozzle The photoresist residues generated on the wafer may be caused by physical shock and chemical reaction promotion to effectively remove the photoresist residues.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 감광막 현상 장치 및 방법을 상세히 설명하기로 한다. 도 3은 본 발명의 감광막 현상 장치의 구성도이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 감광막 현상 장치는 크게 현상액 분사장치(310)와 웨이퍼(302)를 장착하는 원형의 척(301)으로 구성된다.Hereinafter, the photosensitive film developing apparatus and method of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. 3 is a configuration diagram of the photosensitive film developing apparatus of the present invention. As shown in FIG. 3, the photosensitive film developing apparatus of this invention consists of a circular chuck 301 which mounts the developer injection apparatus 310 and the wafer 302 largely.

상기 현상액 분사장치(310)는 상기 웨이퍼의 상측에서 현상액을 분사할 수 있도록 현상액 분사노즐(312)이 유입관의 하면에 하나 이상 형성되어 있어, 외부의 현상액 공급장치(도시하지 않음)로부터 현상액이 유입관(311)으로 유입되면, 상기 유입관(311)의 하면에 형성된 하나 이상의 현상액 분사노즐(312)을 따라 하측의 웨이퍼로 현상액이 분사되도록 되어 있다. The developer injection apparatus 310 has one or more developer injection nozzles 312 formed on the lower surface of the inflow pipe so as to inject the developer from the upper side of the wafer, so that the developer is supplied from an external developer supply device (not shown). When introduced into the inlet tube 311, the developer is injected into the lower wafer along one or more developer injection nozzles 312 formed on the bottom surface of the inlet tube 311.

또한, 상기 현상액 공급장치(도시하지 않음)와 현상액 분사노즐(312) 사이 즉, 지지대의 일지점에는 미세 거품 발생장치(313)가 구비되어 있다. 상기 미세 거품 발생장치(313)는 지지대 내에 있는 현상액에 거품을 발생시켜 상기 현상액 분사노즐(312)로부터 현상액이 분사될 때 현상액 속에 포함되어 웨이퍼(302)에 분사되도록 하는 역할을 한다. 상기 미세 거품 발생장치(313)는 구체적으로 상기 유입관(311)의 일측에 초음파 발생장치를 구비시켜 유입관 내에 고여 있는 현상액에 미세 거품을 일으킬 수 있다. 이와 같은 초음파 발생장치 이외에 현상액에 미세 거품을 발생시키는 목적에 부합되는 다른 변형 실시도 가능하다.In addition, a fine bubble generator 313 is provided between the developer supply device (not shown) and the developer injection nozzle 312, that is, at one point of the support. The microbubble generating device 313 generates bubbles in the developer in the support to be included in the developer when the developer is injected from the developer injection nozzle 312 to be sprayed onto the wafer 302. The microbubble generating device 313 may specifically include an ultrasonic wave generator on one side of the inflow pipe 311 to cause microbubbles in the developer accumulated in the inflow pipe. In addition to such an ultrasonic generator, other modifications may also be carried out to meet the purpose of generating fine bubbles in the developer.

한편, 상기 현상액 분사장치(310)와 대향되는 위치에는 웨이퍼(302)가 원형의 척(301)에 의해 고정되어 있어 상기 현상액 분사장치(310)에서 현상액이 분사될 때, 현상액이 웨이퍼 상에 균일하게 분사될 수 있도록 상기 척과 함께 180도 회전하도록 되어 있다.On the other hand, the wafer 302 is fixed by a circular chuck 301 at a position opposite to the developer injector 310 so that when the developer is injected from the developer injector 310, the developer is uniform on the wafer. It is to rotate 180 degrees with the chuck so that it can be sprayed.

본 발명의 감광막 현상 장치를 현상 공정을 통하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.The photosensitive film developing apparatus of the present invention will be described in more detail through a developing process as follows.

일반적으로 포토리소그래피 공정은 소정의 패턴을 형성하기 위해 감광막을 웨이퍼 상에 균일하게 도포하고, 그 위에 소정의 레이아웃으로 형성된 포토 마스크(photo mask) 상의 특정 패턴을 따라 노광 공정을 수행한 다음, 감광막을 제거하는 현상 공정을 수행한다.In general, a photolithography process is performed by uniformly applying a photoresist film on a wafer to form a predetermined pattern, performing an exposure process along a specific pattern on a photo mask formed in a predetermined layout thereon, and then applying the photoresist film. A developing process is removed.

상기 현상 공정은 웨이퍼(302) 상에 현상액 분사 장치(310)를 통해 현상액을 분사하고, 현상액이 분사될 때 현상액이 웨이퍼(302) 상에 균일하게 분사될 수 있도록 웨이퍼(302)가 척(301)과 함께 회전된다. 상기 현상 공정을 마친 다음에는 스핀 건조를 통해 웨이퍼(302)를 건조시켜 포토리소그래피 공정을 완료한다.In the developing process, the developer is sprayed onto the wafer 302 through the developer spraying apparatus 310, and the wafer 302 is chucked to allow the developer to be uniformly sprayed onto the wafer 302 when the developer is sprayed. Is rotated together. After the development process is completed, the wafer 302 is dried by spin drying to complete the photolithography process.

그러나, 상기와 같은 감광막을 제거하는 현상 공정을 진행하는 과정에서 대부분의 감광막이 제거되지만 현상 공정을 완료한 후에는 웨이퍼 상에 0.1∼0.5㎛ 정도의 미세한 감광막 찌꺼기가 잔존하게 된다. 이와 같은 감광막의 찌꺼기를 완전히 제거하기 위해 많은 현상액의 사용이 요구될 수 밖에 없다.However, most of the photoresist film is removed during the development process of removing the photoresist film, but after the development process is completed, fine photoresist residues of about 0.1 to 0.5 μm remain on the wafer. In order to completely remove such debris of the photosensitive film, the use of a large amount of developer is inevitably required.

본 발명에 있어서는 상기와 같은 감광막 찌꺼기의 잔존을 방지하기 위해 상기 현상액 분사장치(310), 구체적으로는 현상액 공급장치(도시하지 않음)로부터 현상액이 공급되는 유입관(311)의 일측에 미세 거품 발생장치(313)를 구비하여 웨이퍼(302) 상에 현상액 분사노즐(312)을 이용하여 현상액을 분사하기 전에 유입관(311) 내의 현상액에 거품을 미리 발생시킨 다음, 현상액 분사노즐(312)을 통해 웨이퍼(302) 상으로 미세 거품이 포함되어 있는 현상액을 분사시킨다.In the present invention, in order to prevent the remaining of the photoresist film residue as described above, fine bubbles are generated on one side of the inflow pipe 311 through which the developer is supplied from the developer injection device 310, specifically, a developer supply device (not shown). With the apparatus 313, bubbles are generated in advance in the developer in the inlet pipe 311 before the developer is sprayed on the wafer 302 using the developer spray nozzle 312, and then through the developer spray nozzle 312. The developer containing fine bubbles is sprayed onto the wafer 302.

상기와 같이 미세 거품이 포함되어 있는 현상액은 웨이퍼 상의 감광막 찌꺼기에 물리적 충격을 가함과 동시에 잔존하는 감광막 찌꺼기의 감광막과의 화학적 반응을 촉진시키는 역할을 한다.As described above, the developer containing the fine bubbles serves to accelerate the chemical reaction with the photoresist film of the photoresist film residues remaining at the same time as the physical impact on the photoresist film residue on the wafer.

여기서, 상기 유입관(311) 일측에 구비되는 미세 거품 발생장치(313)는 다양한 응용예가 적용될 수 있다. 예를 들어, 초음파 발생기를 이용하여 상기 유입관(311) 내의 현상액을 진동시킴으로써 현상액에 거품을 발생시킬 수도 있다. 이와 같은 초음파 발생기 이외에 다양한 변형 실시가 가능함은 물론이다.Here, the microbubble generating device 313 provided on one side of the inlet pipe 311 may be applied to various applications. For example, bubbles may be generated in the developer by vibrating the developer in the inlet pipe 311 using an ultrasonic generator. Various modifications can be made in addition to the ultrasonic generator as described above.

본 발명의 감광막 현상 방법은 다음과 같다. 도 4는 본 발명의 감광막 현상 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. The photosensitive film developing method of the present invention is as follows. 4 is a flowchart for explaining the photosensitive film developing method of the present invention.                     

도 4에 도시한 바와 같이, 먼저 웨이퍼(302)를 척(301)에 장착시킨다(S401). 상기 원판형의 척(301) 상단에는 도면에 도시하지 않았지만, 복수개의 미세 홀이 척(301)의 전면에 구비되어 있고 상기 미세 홀은 척의 축 내부 공간에 구비되어 있는 배기관과 연결되어 있어, 배기관과 연결되어 있는 진공 펌프를 통해 상기 척의 미세 홀 상에 놓여져 있는 웨이퍼(302)를 진공 흡착하여 웨이퍼를 고정시키게 된다.As shown in FIG. 4, the wafer 302 is first mounted on the chuck 301 (S401). Although not shown in the figure on the upper end of the disk-shaped chuck 301, a plurality of fine holes are provided on the front surface of the chuck 301, and the fine holes are connected to an exhaust pipe provided in the axial inner space of the chuck, The wafer 302 is vacuum-adsorbed on the micro holes of the chuck through a vacuum pump connected to the chuck to fix the wafer.

상기와 같이 웨이퍼(302)가 척(301)에 장착된 상태에서, 상기 현상액 분사노즐(312)을 구비하는 유입관(311)을 웨이퍼(302)의 중앙 부위에 위치시킨다(S402). 이어, 현상액 분사노즐(312)을 잠근 상태에서 유입관(311) 내부에 현상액에 거품을 발생시킨다(S403). 즉, 유입관(311) 내에 고여 있는 현상액에 거품을 발생시키는 것이다. 상기 현상액에 거품을 발생시키는 것을 미세 거품 발생장치(313)를 이용한다. 상기 미세 거품 발생장치(313)는 일 예로 초음파 발생기를 이용할 수 있다.In the state where the wafer 302 is mounted on the chuck 301 as described above, the inlet pipe 311 including the developer injection nozzle 312 is positioned at the center portion of the wafer 302 (S402). Subsequently, in the state in which the developer injection nozzle 312 is locked, bubbles are generated in the developer inside the inflow pipe 311 (S403). That is, bubbles are generated in the developer accumulated in the inflow pipe 311. The microbubble generator 313 is used to generate bubbles in the developer. The microbubble generator 313 may use, for example, an ultrasonic generator.

이와 같이 유입관(311) 내의 현상액에 미세 거품을 발생시킨 후, 유입관(311) 일측에 구비되어 있는 현상액 분사노즐(312)을 통해 현상액을 웨이퍼(302) 상으로 분사시킨다(S404). 현상액이 웨이퍼(302) 상으로 분사될 때, 상기 웨이퍼(302)는 정지상태를 유지하여 현상액이 감광막과 반응할 수 있는 시간을 준다.As described above, after the microbubbles are generated in the developer in the inflow pipe 311, the developer is sprayed onto the wafer 302 through the developer injection nozzle 312 provided at one side of the inflow pipe 311 (S404). When the developer is injected onto the wafer 302, the wafer 302 remains stationary to give time for the developer to react with the photosensitive film.

미세 거품이 포함된 현상액이 웨이퍼(302) 상에 분사되면, 상기 미세 거품은 현상액에 의해 분해된 미세 감광막 찌꺼기에 물리적 충격을 가하여 미세 감광막 찌꺼기를 부유시키고 현상액과의 화학적 반응을 촉진시키게 된다.When the developer containing the microbubbles is sprayed onto the wafer 302, the microbubbles exert a physical impact on the microphotoresist debris decomposed by the developer, thereby floating the microphotoresist residue and promoting a chemical reaction with the developer.

상술한 바와 같은 본 발명의 감광막 현상 장치는 다음과 같은 효과가 있다. The photosensitive film developing apparatus of the present invention as described above has the following effects.                     

현상액 공급장치로부터 현상액 분사노즐로 현상액을 공급하는 현상액 유입관의 일측에 미세 거품 발생장치를 구비시킴으로써, 현상액 분사노즐을 통해 분사되는 현상액에 미세 거품을 포함시켜 현상 공정 진행시 발생되는 웨이퍼 상의 감광막 찌꺼기에 물리적 충격 및 화학적 반응 촉진을 유발시켜 감광막 찌꺼기의 제거를 효율적으로 완수할 수 있게 된다.The microbubble generator is provided on one side of the developer inlet tube for supplying the developer to the developer injection nozzle from the developer supply device, thereby including the microbubbles in the developer injected through the developer injection nozzle to generate photoresist residue on the wafer. Induces physical shock and chemical reactions to facilitate the removal of photoresist residues efficiently.

또한, 상기와 같이 미세 거품이 포함된 현상액을 이용함으로써 현상액의 사용량을 현저히 줄일 수 있는 장점이 있다.
In addition, there is an advantage that can significantly reduce the amount of the developer used by using the developer containing the fine bubbles as described above.

Claims (3)

현상액을 공급하는 유입관;An inlet pipe for supplying a developer; 상기 유입관 일측에 구비되어 현상액에 미세 거품을 발생시키는 미세 거품 발생장치;A fine bubble generator provided at one side of the inlet pipe to generate fine bubbles in the developer; 상기 유입관 일단에 구비되어 현상액을 웨이퍼 상에 분사하는 하나 이상의 현상액 분사 노즐을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 감광막 현상 장치.And one or more developer spray nozzles provided at one end of the inflow pipe and spraying the developer onto the wafer. 제 1 항에 있어서, 상기 미세 거품 발생장치는 초음파 발생기를 이용하는 것을 특징으로 하는 감광막 현상 장치.The photosensitive film developing apparatus according to claim 1, wherein the micro bubble generator uses an ultrasonic generator. 웨이퍼를 척에 장착시키는 단계;Mounting the wafer to the chuck; 현상액을 공급하는 유입관 내부에 구비된 미세 거품 발생장치를 이용하여 유입관 내에 있는 현상액에 미세 거품을 발생시키는 단계;Generating fine bubbles in the developer in the inlet pipe by using the microbubble generator provided in the inlet pipe for supplying the developer; 상기 미세 거품이 포함된 현상액을 현상액 분사 노즐을 통하여 상기 웨이퍼 상에 분사하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 감광막 현상 방법.And spraying the developer containing the fine bubbles onto the wafer through a developer spray nozzle.
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