KR20010029288A - Mask chuck capable of a temperature compensation for a mask-developing apparatus - Google Patents

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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)

Abstract

PURPOSE: A mask chuck for compensating temperature for a mask developing apparatus is provided to uniformly hold the width of mask line by compensating the temperature of a mask. CONSTITUTION: A mask developing apparatus(200) has a mask chuck(210) rotatively installed on a rotating shaft(216). A spray nozzle for spraying a developing solution is installed on the top of the mask chuck. The mask chuck consists of a bottom portion(212) of rectangular shape for bearing a mask(220), and a jaw(214) for preventing the separation of the mask. A heating element(240) is embedded in the bottom portion for raising the temperature in the peripheral of the mask. After the mask is disposed on the bottom portion of the mask chuck, the mask chuck and the mask are rotated. At this time, the developing solution is sprayed through the spray nozzle, and the heating element radiates heat. The temperature of the peripheral portion of the mask is firstly raised, and then the center portion of the mask is raised according to the heat radiation. Therefore, the temperatures of the peripheral portion and the center portion of the mask are uniformly hold although the temperature of the peripheral portion of the mask is rapidly dropped.

Description

마스크 현상 장치용 온도 보상 마스크 척 {Mask chuck capable of a temperature compensation for a mask-developing apparatus}Mask chuck capable of a temperature compensation for a mask-developing apparatus}

본 발명은 마스크 현상 장치용 마스크 척에 관한 것으로, 특히 온도보상이 가능한 마스크 현상 장치용 마스크 척에 관한 것이다.The present invention relates to a mask chuck for a mask developing apparatus, and more particularly to a mask chuck for a mask developing apparatus capable of temperature compensation.

일반적으로 반도체 장치의 각종 패턴은 포토리소그래피 (photolithography) 기술에 의하여 형성된다는 것은 널리 알려져 있다. 상기 포토리소그래피 기술에 의하면, 반도체 웨이퍼상의 절연막이나 도전막 등 패턴을 형성하여야 할 막 위에 X선이나 레이저, 자외선 등과 같은 광선의 조사에 의해 용해도가 변화하는 감광막을 형성하고, 이 감광막의 소정 부위를 마스크를 이용하여 노광시킨 후, 현상액에 대하여 용해도가 큰 부분을 제거하여 감광막 패턴을 형성하고, 상기 패턴을 형성하여야 할 막의 노출된 부분을 에칭에 의해 제거하여 콘택홀, 배선 등과 같은 각종 패턴을 형성한다.In general, it is widely known that various patterns of semiconductor devices are formed by photolithography techniques. According to the photolithography technique, a photoresist film having a change in solubility is formed on the film on which a pattern such as an insulating film or a conductive film on a semiconductor wafer is to be formed by irradiation with light such as X-rays, lasers, ultraviolet rays, and the like. After exposure using a mask, a photoresist pattern is formed by removing a portion having a high solubility with respect to a developer, and an exposed portion of the film to be formed is removed by etching to form various patterns such as contact holes and wiring. do.

여기서 상기한 마스크의 제작은 노광(exposure) -→현상(develop) -→베이크(bake) -→식각(etch) -→PR 스트립(strip) -→불량검사(inspection) -→불량제거(repair)의 순으로 진행된다. 즉, 석영기판 상에 마스크의 재료물질인 크롬층을 형성한 후, 그 상부에 포토레지스트막을 형성한다. 상기 포토레지스트막을 e-빔에 의하여 노광(exposure)및 현상(develop)하여 포토레지스트 패턴을 형성한다. 상기 현상시 사용된 화학 물질을 베이(bake)크하여 제거한다. 상기 포토레지스트 패턴에 따라 상기 크롬층을 식각(etch)하고, 상기 포토레지스트 패턴을 제거(PR strip)하여 크롬재료로 형성된 마스크를 완성한다. 상기 마스크에 형성된 패턴의 불량을 검사(inspection)하기 위하여 한 마스크 내의 칩들 간의 검사 (Die to Die Inspection), 마스크들 간의 검사 (Mask to Mask Inspection), 데이터 베이스와 마스크 간의 검사(DB Inspection) 등과 같은 검사를 거친 후 이온 또는 레이저에 의하여 불량을 제거(repair)하는 공정을 거친다.In this case, the mask is manufactured by exposure-→ developing-→ baking-→ etching-→ PR strip-→ inspection-→ repairing Proceeds in the order of. That is, after forming a chromium layer which is a material of a mask on a quartz substrate, a photoresist film is formed on the quartz substrate. The photoresist film is exposed and developed by an e-beam to form a photoresist pattern. The chemical used in the development is baked by baking. The chromium layer is etched according to the photoresist pattern and the photoresist pattern is removed to complete a mask formed of chromium material. In order to inspect the defect of the pattern formed in the mask, a die to die inspection, a mask to mask inspection, a database and a mask inspection (DB inspection), etc. After the inspection, the defect is removed by ion or laser.

그런데, 반도체소자 제조기술이 점점 고집적화됨에 따라 디자인 룰이 계속 감소하면서 상기한 바와 같은 마스크의 제작이 더욱 어려워지고 있다. 즉, 반도체 소자의 고집적화로 인하여 웨이퍼의 리소그래피 기술이 한계 해상도에 도달되면서 웨이퍼 상의 선폭 (CD: Critical Dimension)의 변화율이 마스크 선폭의 변화율보다 더욱 큰 비율로 변화하고 있다. 1 기가(Giga) DRAM을 양산하기 위하여 웨이퍼 상에서는 18nm 이하의 선폭 균일성(CD uniformity)을 확보하여야 하고, 이를 위하여 마스크 상에서는 25nm이하의 선폭 균일성을 확보하여야 한다.However, as semiconductor device manufacturing technology is increasingly integrated, design rules continue to decrease, making it difficult to manufacture masks as described above. In other words, due to the high integration of semiconductor devices, as the lithography technology of the wafer reaches the limit resolution, the rate of change of the critical dimension (CD) on the wafer is changing at a rate larger than the rate of change of the mask line width. In order to mass produce 1 Giga DRAM, a CD uniformity of 18 nm or less should be secured on a wafer, and a line width uniformity of 25 nm or less should be secured on a mask for this purpose.

이러한 마스크의 균일성은 특히 현상작업에 의해 많이 좌우된다. 마스크의 현상작업을 도 1 내지 도 3을 참조로 하여 이하에 설명하겠다.The uniformity of such masks depends in particular on the development work. The developing operation of the mask will be described below with reference to FIGS.

도 1은 종래의 마스크를 구비한 마스크 현상장치의 개략도이다. 도 2는 도 1의 마스크 척의 평면도이고, 도 3은 도 1의 마스크 척에 마스크를 장착한 상태의 평면도이다.1 is a schematic diagram of a mask developing apparatus with a conventional mask. FIG. 2 is a plan view of the mask chuck of FIG. 1, and FIG. 3 is a plan view of a mask mounted on the mask chuck of FIG. 1.

도 1을 참조하면, 현상장치(100) 내에는 테프론으로 형성된 마스크 척(chuck)(110)이 회전가능하게 설치된다. 마스크 척(110)의 상부에는 현상액을 분무하기 위한 스프레이 노즐(130)이 설치된다. 도 2를 참조하면, 마스크 척(110)은 마스크(120)를 안착하기 위한 십자형의 지지부(112)를 가지고, 이 십자형 지지부(112)의 네 단부에는 이탈방지 돌기부(114)가 형성된다. 이 이탈방지 돌기부(114)에는 마스크(120)의 네 모서리를 각각 삽입하여 고정시켜 마스크 척(110)의 회전시 마스크(120)가 이탈되는 것을 방지하는 역할을 한다.Referring to FIG. 1, a mask chuck 110 formed of Teflon is rotatably installed in the developing apparatus 100. The spray nozzle 130 for spraying the developer is installed on the mask chuck 110. Referring to FIG. 2, the mask chuck 110 has a cross-shaped support 112 for seating the mask 120, and four anti-separation protrusions 114 are formed at four ends of the cross-shaped support 112. The departure preventing protrusions 114 serve to prevent the mask 120 from being separated when the mask chuck 110 is rotated by inserting and fixing the four corners of the mask 120, respectively.

그런데, 이러한 현상장치에 의하여 마스크를 현상한 후 도 4에 도시된 바와 같은 ADI(After Develop Inspection) CD Map을 살펴보면 마스크의 주변부의 온도가 대체적으로 내려가 있다는 것을 알 수 있다. 이것은, 현상작업시 마스크가 회전하게 될 때 주변부보다 중심부에서 현상액의 기화가 더 빨리 일어나게 되고 마스크 주변부에서 온도가 더 낮아지고, 이러한 온도의 변화에 선폭은 매우 민감하게 반응하기 때문에, 마스크 중앙부에 비하여 주변부에서의 선폭이 저하되는 원인이 된다.By the way, after developing the mask by the developing apparatus, the temperature of the peripheral part of the mask is generally lowered when looking at the ADI (After Develop Inspection) CD Map as shown in FIG. 4. This is because when the mask is rotated during development, vaporization of the developer occurs faster in the center than in the periphery, and the temperature is lower in the periphery of the mask, and the line width is very sensitive to the change in temperature, compared to the center of the mask. This causes a decrease in line width at the periphery.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 마스크의 온도를 보정하여 마스크 선폭을 균일하게 유지할 수 있는 마스크 현상 장치용 온도보상 마스크 척을 제공하고자 하는 것이다.An object of the present invention is to provide a temperature compensation mask chuck for a mask developing apparatus which can maintain a uniform mask line width by correcting a temperature of a mask.

도 1은 종래의 마스크 척을 구비한 마스크 현상 장치의 개략도이다.1 is a schematic diagram of a mask developing apparatus having a conventional mask chuck.

도 2는 도 1의 마스크 척의 평면도이다.FIG. 2 is a plan view of the mask chuck of FIG. 1.

도 3은 도 1의 마스크 척에 마스크를 장착한 상태의 평면도이다.3 is a plan view of a mask mounted on the mask chuck of FIG. 1.

도 4는 도 1의 마스크 척을 이용한 현상작업 후의 마스크 선폭 균일도를 나타낸 그래프이다.FIG. 4 is a graph showing mask line width uniformity after development using the mask chuck of FIG. 1. FIG.

도 5는 본 발명에 따른 마스크 척을 구비한 마스크 현상 장치의 개략도이다.5 is a schematic view of a mask developing apparatus having a mask chuck according to the present invention.

도 6는 도 5의 마스크 척에 마스크를 장착한 상태의 평면도이다.FIG. 6 is a plan view of a mask mounted on the mask chuck of FIG. 5.

도 7은 도 1의 마스크 척에 마스크를 장착한 상태의 정단면도이다.7 is a front sectional view of a state in which a mask is mounted on the mask chuck of FIG. 1.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은,In order to achieve the above technical problem, the present invention,

마스크를 회전가능한 상태로 안착시킨 마스크 척과, 상기 마스크 척의 상부에 설치되어 현상액을 분무하기 위한 스프레이 노즐을 구비한 마스크 현상장치에 사용되는 마스크척에 있어서, 상기 마스크 척은,A mask chuck for use in a mask developing apparatus having a mask chuck having a mask seated in a rotatable state and a spray nozzle provided on an upper portion of the mask chuck to spray developer,

마스크 주변부의 온도저하를 보상하기 위하여, 주변부분에 발열부를 내장하고 상단에 마스크를 안착하는 바닥부;In order to compensate for the temperature drop in the periphery of the mask, a bottom portion for embedding the heating portion in the peripheral portion and seating the mask on the top;

상기 바닥부의 각 모서리로부터 상부로 절곡되어 상기 마스크의 측면과 접촉하도록 하여 상기 마스크가 이탈되는 것을 방지하도록 형성된 이탈방지턱;을 구비한 마스크 현상 장치용 온도보상 마스크 척을 제공한다.It provides a temperature compensation mask chuck for a mask developing apparatus having a; anti-dropping jaw is bent upward from each corner of the bottom portion to be in contact with the side of the mask to prevent the mask from being separated.

상기 바닥부 및 이탈방지턱은 상기 발열부로부터의 열을 전달하기 위하여 금속재질로 형성된다.The bottom portion and the separation prevention jaw are formed of a metal material to transfer heat from the heat generating portion.

상기한 바와 같은 마스크 현상 장치용 온도 보상 마스크 척에 의하면, 마스크 척의 바닥부의 주변부분에 발열부가 내장되고, 상기 마스크 척의 바닥부 및 이탈방지턱은 금속재료로 형성된다. 따라서, 마스크 척의 회전시 상기 발열부가 발열되어 마스크 주변부의 온도가 저하되는 것을 보상하여 마스크 전면의 온도를 균일하게 형성하여 줌으로써 마스크 선폭이 마스크의 주변부 및 중심부를 포함한 전면에 걸쳐 균일하게 형성될 수 있도록 한다.According to the temperature compensation mask chuck for a mask developing device as described above, the heat generating portion is built in the peripheral portion of the bottom portion of the mask chuck, and the bottom portion and the separation prevention jaw of the mask chuck are formed of a metal material. Therefore, the heat generation of the mask chuck is rotated during the rotation of the mask chuck to compensate for the lowering of the temperature around the mask to uniformly form the temperature of the mask front surface so that the mask line width can be uniformly formed over the entire surface including the periphery and the center of the mask do.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 마스크 현상 장치용 온도보상 마스크 척에 관하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a temperature compensation mask chuck for a mask developing apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 5는 본 발명에 따른 마스크 척을 구비한 마스크 현상 장치의 개략도이고, 도 6 및 도 7은 각각 도 5의 마스크 척에 마스크를 장착한 상태의 평면도 및 정단면도이다.5 is a schematic view of a mask developing apparatus with a mask chuck according to the present invention, and FIGS. 6 and 7 are plan and front cross-sectional views, respectively, with a mask mounted on the mask chuck of FIG. 5.

도 5을 참조하면, 현상장치(200) 내에는 마스크 척(chuck)(210)이 회전축(216)에 의하여 회전가능하게 설치된다. 마스크 척(210)의 상부에는 현상액을 분무하기 위한 스프레이 노즐(130)이 설치된다.Referring to FIG. 5, a mask chuck 210 is rotatably installed in the developing apparatus 200 by the rotation shaft 216. The spray nozzle 130 for spraying the developer is installed on the mask chuck 210.

도 6 및 도 7을 참조하면, 마스크 척(210)은 상단에 마스크(220)를 안착하는 사각형상의 바닥부(212)와, 상기 바닥부(212)에 안착된 마스크(220)가 이탈되는 것을 방지하도록 형성된 이탈방지턱(214)를 가진다.6 and 7, the mask chuck 210 may have a rectangular bottom portion 212 that seats the mask 220 on the top thereof, and a mask 220 that is seated on the bottom portion 212 may be separated from the mask chuck 210. It has a departure prevention jaw 214 formed to prevent.

상기 바닥부(212)는 저면이 회전축(216)과 일체로 연결되어 있으며, 사각형상의 상단면에 마스크(220)를 안착시키도록 구성된다. 바닥부(212)의 내부에는 주변부분에 발열부(240)가 내장된다. 이 발열부(240)는 마스크 척(210)의 회전시 발열되어 상부에 안착된 마스크(220)의 주변부분의 온도를 상승시키는 역할을 한다.The bottom portion 212 is integrally connected to the bottom of the rotating shaft 216, it is configured to seat the mask 220 on the rectangular top surface. Inside the bottom portion 212, the heat generating portion 240 is built in the peripheral portion. The heating part 240 generates heat during rotation of the mask chuck 210 to increase the temperature of the peripheral portion of the mask 220 seated on the upper part.

상기 이탈방지턱(214)은, 상기 바닥부(212)의 각 모서리로부터 상부로 절곡된 측벽을 형성함으로써 상기 마스크(220)의 측면과 접촉하게 된다. 이 이탈방지턱(214)은 상기 마스크(220)가 이탈되는 것을 방지한다.The release preventing jaw 214 contacts side surfaces of the mask 220 by forming sidewalls bent upward from each corner of the bottom portion 212. The departure prevention jaw 214 prevents the mask 220 from being separated.

상기 바닥부(212) 및 이탈방지턱(214)은 상기 발열부(240)로부터의 열을 전달하기 위하여 열전도율이 큰 금속재질, 예를 들면 철(iron)로 형성된다.The bottom portion 212 and the separation prevention jaw 214 are formed of a metal material having a high thermal conductivity, for example, iron in order to transfer heat from the heat generating portion 240.

상기한 바와 같은 마스크 척(210)을 구비한 마스크 현상장치(200)의 현상공정은 다음과 같이 진행된다.The developing process of the mask developing apparatus 200 having the mask chuck 210 as described above proceeds as follows.

먼저, 노광작업이 완료된 마스크(220)를 마스크 현상장치(200) 내의 마스크 척(210)의 바닥부(212) 상에 안착시킨다.First, the mask 220 on which the exposure operation is completed is mounted on the bottom portion 212 of the mask chuck 210 in the mask developing apparatus 200.

마스크 척(210)을 회전시키면, 마스크 척(210)의 바닥부(212) 상에 안착된 마스크(220)도 동시에 회전하게 된다. 이 때, 상기 이탈방지턱(214)에 의하여 상기 마스크(220)는 이탈되지 않고 상기 마스크 척(210)에 고정되어 있다.When the mask chuck 210 is rotated, the mask 220 mounted on the bottom 212 of the mask chuck 210 also rotates at the same time. At this time, the mask 220 is fixed to the mask chuck 210 without being separated by the separation preventing jaw 214.

이 마스크(220)의 회전과 함께 스프레이 노즐(130)을 통하여 현상액을 분무하면서 현상작업을 진행한다.The developing operation is performed while spraying the developer through the spray nozzle 130 together with the rotation of the mask 220.

이 마스크(220)의 회전과 함께 상기 발열부(240)은 발열된다. 상기 마스크 척(210)의 바닥부(212)와 이탈방지턱(214)은 열전도성이 큰 금속재질, 예를 들면 철로 형성되어 있으므로 발열부(240)에 의하여 발생된 열은 확산된다. 따라서, 발열부(240)의 상부인 마스크(220)의 주변부의 온도를 먼저 상승시키게 되고, 마스크(220)의 중심부보다 주변부에서의 온도가 더 높도록 형성한다.As the mask 220 rotates, the heat generating part 240 generates heat. Since the bottom 212 and the separation prevention barrier 214 of the mask chuck 210 are formed of a metal material having high thermal conductivity, for example, iron, heat generated by the heat generating part 240 is diffused. Therefore, the temperature of the periphery of the mask 220, which is the upper portion of the heat generating part 240, is first increased, and the temperature at the periphery is higher than the center of the mask 220.

따라서, 현상작업을 진행하는 동안, 마스크 척(210) 상의 마스크(220)가 회전되면 마스크 중심부보다는 주변부에서 현상액의 기화가 더 빨리 진행되게 되어 마스크 주변부에서 온도가 더 떨어지는 현상이 발생하게 되는데, 상기 마스크 척(210)의 바닥부(212)의 주변부분의 온도를 발열부(240)의 작용에 의하여 상승시켜 줌으로써 마스크 주변부 및 중심부에서의 온도가 균일해지도록 보상해 주게 된다.Therefore, during the developing operation, when the mask 220 on the mask chuck 210 is rotated, vaporization of the developing solution proceeds more rapidly at the periphery than at the center of the mask, so that the temperature decreases at the periphery of the mask. The temperature of the peripheral portion of the bottom portion 212 of the mask chuck 210 is increased by the action of the heat generator 240 to compensate for the uniform temperature at the peripheral portion and the center portion of the mask.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 당업자의 수준에서 그 변형 및 개량이 가능하다.The present invention is not limited to the above embodiments, and modifications and improvements are possible at the level of those skilled in the art.

상술한 바와 같은 마스크 현상 장치용 온도 보상 마스크 척에 의하면, 마스크 척의 바닥부의 주변부분에 발열부가 내장되고, 상기 마스크 척의 바닥부 및 이탈방지턱은 금속재료로 형성된다. 따라서, 마스크 척의 회전시 상기 발열부가 발열되어 마스크 주변부의 온도가 저하되는 것을 보상하여 마스크 전면의 온도를 균일하게 형성하여 줌으로써 마스크 선폭이 마스크의 주변부 및 중심부를 포함한 전면에 걸쳐 균일하게 형성될 수 있도록 한다.According to the temperature compensation mask chuck for the mask developing apparatus as described above, the heat generating portion is built in the peripheral portion of the bottom portion of the mask chuck, and the bottom portion and the separation prevention jaw of the mask chuck are formed of a metal material. Therefore, the heat generation of the mask chuck is rotated during the rotation of the mask chuck to compensate for the lowering of the temperature around the mask to uniformly form the temperature of the mask front surface so that the mask line width can be uniformly formed over the entire surface including the periphery and the center of the mask do.

Claims (3)

마스크를 회전가능한 상태로 안착시키기 위한 마스크 척과, 상기 마스크 척의 상부에 설치되어 현상액을 분무하기 위한 스프레이 노즐을 구비한 마스크 현상장치에 사용되는 마스크 척에 있어서, 상기 마스크 척은,A mask chuck for use in a mask developing apparatus having a mask chuck for seating a mask in a rotatable state and a spray nozzle for spraying a developer solution on top of the mask chuck, wherein the mask chuck comprises: 마스크를 안착시키기 위한 상단부를 가지며, 마스크 주변부의 온도저하를 보상하기 위하여 내부 주변부분에 발열부를 가지는 바닥부;A bottom portion having a top portion for seating the mask, the bottom portion having a heating portion at an inner periphery portion to compensate for a temperature drop in the periphery of the mask; 상기 바닥부의 각 모서리로부터 상부로 절곡되어 상기 마스크의 측면과 접촉하도록 하여 상기 마스크가 이탈되는 것을 방지하도록 형성된 이탈방지턱;을 구비함을 특징으로 하는 마스크 현상 장치용 온도보상 마스크 척.And a departure prevention jaw formed to be bent upward from each corner of the bottom portion to be in contact with the side surface of the mask to prevent the mask from being detached. 제 1항에 있어서, 상기 바닥부는 상기 발열부로부터의 열을 전달하기 위하여 금속재질로 형성됨을 특징으로 하는 마스크 현상 장치용 온도보상 마스크 척.The temperature compensation mask chuck of claim 1, wherein the bottom part is formed of a metal material to transfer heat from the heat generating part. 제 1항에 있어서, 상기 이탈방지턱은 상기 발열부로부터의 열을 전달하기 위하여 금속재질로 형성됨을 특징으로 하는 마스크 현상 장치용 온도보상 마스크 척.The temperature compensation mask chuck of claim 1, wherein the separation prevention jaw is formed of a metal material to transfer heat from the heat generating part.
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